A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
Baalman, M.
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Discretisation of complex sound sources for reproduction with Wave Field Synthesis [DAGA 2005 (München)]
M. Baalman
[A]
In current WFS implementations only two types of sound sources are
available: a point source and a plane wave. In order to obtain a
more realistic sound source impression the auralisation of more
complex sound sources needs to be implemented. This paper presents
the first steps towards an implementation of a sound source, whose
size and form can be defined, as well as its radiation
characteristic. Simulations in Matlab, using physical models of
sound objects created with Modalys, show the resulting wave fields
for different objects and calculation methods.
The presentation will be held in German.
Baars, R.
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Messung der Schallausbreitung auf einer Hochdruck-Gasleitung [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Schirmacher and R. Baars
[A]
Bei einem zweistufigen Hochdruck-Gaskompressor mit Zwischenkühler wird vom
Kühler ein Ton bei der Kompressor-Drehfrequenz von ca. 160 Hz abgestrahlt.
Zur Auslegung von Schallminderungsmaßnahmen war der Mechanismus der
Schallausbreitung zwischen Kompressor und Kühler auf Stahlleitungen DN 400
mit 24 mm Wandstärke und 160 Bar Gas-Innendruck durch Messungen aufzuklären.
Durch nicht-invasive Messungen konnte dabei die Dominanz des Fluidschalls
(Erdgas) über den Körperschall gezeigt werden, der in anschließenden
Druckmessungen eindrucksvoll bestätigt wurde.
Der Vortrag stellt die der Messung zugrundeliegenden Konzepte
(Wellentrennung ausbreitungsfähiger Moden, modale Impedanzen, modale
Intensitäten) sowie Ergebnisse vor.
Babazadeh, M.
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Evaluation of microphone positions for music and speech recording by auralisation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Babazadeh and I. Bork
[A]
For the quality of a music recording the room properties and the positions of the microphones are crucial. Systematic investigations have been carried out comparing measured and simulated binaural sounds at well defined positions relative to the sound source, a loudspeaker with omnidirectional or normal directivity resp.. Pink noise, sounds of musical instruments and male voice were used as test signals in two rooms: a concert hall and a recording studio. The well audible differences of the different positions could be related to the calculated room acoustical parameters according to ISO 3382 as well as to particular recording conditions (wall reflections). It could also be shown that the calculated sounds match the real recordings to a high degree which enables future experiments based on simulations only.
Babisch, W.
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Lärm am Arbeitsplatz und das Risiko eines Herzinfarktes – erste Ergebnisse der NaRoMI-Studie [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Schust, M. Stallmann, T. Keil, H. Stark, E. Dietz, J. Löbert, C. Nakladal, K. Wegscheider, W. Babisch and S. Willich
[A]
Im Rahmen der Fall-Kontroll-Studie ''Noise and Risk of Myocardial Infarction - NaRoMI'' wird u.a. der Zusammenhang zwischen der Schallexposition am Arbeitsplatz und dem Risiko für die Entstehung eines Herzinfarktes untersucht. In den Jahren 1998-2001 rekrutierte man an 32 Berliner Krankenhäusern 4115 Patienten (1061 Frauen, MW 57,7 Jahre, SD 8,7 Jahre und 3054 Männer, MW 56,1 Jahre SD 8,5 Jahre), wobei die Fälle (akuter Myokardinfarkt) und die Kontrollen (Unfall/Operation) nach Alter, Geschlecht und Krankenhaus gematcht wurden (Männer 1:1, Frauen 1:2). Die Schalldruckpegel am Arbeitsplatz wurden retrospektiv für 10 Jahre nach zwei Methoden bestimmt - anhand von Interview-Angaben zur Tätigkeit aus Katalogwerten und nach ISO 9921/1 aus dem erfragten Stimmaufwand bei der Kommunikation. Aus den Beurteilungspegeln berechnete man die 10-Jahres-Mittelungs- und -Summenpegel. Bekannte Risikofaktoren für Herzinfarkt und sozio-demographische Größen wurden ebenfalls per Interview erfasst. Die Odds Ratios und 95% Konfidenz-Intervalle wurden mittels multipler logistischer Regressionsmodelle berechnet und nach möglichen Konfoundern adjustiert. 75,9% der Frauen und 90,9% der Männer waren innerhalb der letzten 10 Jahre die gesamte Zeit oder für kürzere Perioden beschäftigt. Für diese Personen lagen die 10-Jahres-Pegel vor. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die aus dem Stimmaufwand nach ISO 9921/1 berechneten 10-Jahres-Mittelungs- und -Summenpegel für Männer mit einem erhöhten Herzinfarktrisiko verbunden sind (Odds Ratios 1,48 und 1,47, p-Werte 0,013 und 0,017 bei Erhöhung der Pegel von = 55 dB auf 70-85 dB, adjustiert nach Herzinfarkt bei Eltern/Geschwistern, Diabetes, Hypertonie und Rauchen). Weitere Analysen unter Einbeziehung der erhobenen Daten zur Belästigung durch Lärm am Arbeitsplatz und in der Wohnung werden noch durchgeführt und könnten zur Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen beitragen.
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Musiklautstärke in Diskotheken [DAGA 2003 (Aachen)]
W. Babisch
[A]
In einer Querschnittsuntersuchung wurden 433 Oberschüler im Alter von 16-19 Jahren nach ihren Musikhörgewohnheiten befragt. Ca. 20% der Schüler gingen mehr als 1mal pro Woche in Diskotheken. Etwa 1/4 der Befragten bevorzugte dort ''extrem'' oder ''sehr'' laute Musik. Ca. 5% der Schüler hörten täglich 4 oder mehr Stunden Musik über Kopfhörer, 8% davon ''extrem'' laut. Bevorzugte Musikrichtungen waren ''Hip-Hop'' und ''Rap''. Ca. 43% der Befragten gaben an, nach lauter Musik Tinnitus-Symptome gehabt zu haben. Die Musikhörgewohnheiten werden im Hinblick auf die Gehörschadensproblematik diskutiert. In einem Beschallungsexperiment, an dem 133 der Schüler teilnahmen, wurden in einer kommerziellen Diskothek jeweils für die Dauer von 45 Minuten verschiedene Musikschallpegel eingestellt, die über der Tanzfläche (Messhöhe 2,50 m) gemessen wurden. Die Mittelungspegel betrugen 94, 101 und 92 dB(A). In den Aufenthaltsbereichen war der Schallpegel um ca. 5 dB(A) niedriger. Am Ende jeder Beschallungsphase wurden mit Fragebögen die Beurteilungen der Musiklautstärke abgefragt. Die genannten Musikschallpegel wurden von 13, 88 bzw. 8 Prozent der Testpersonen als ''extrem'' oder ''sehr'' laut bezeichnet. 25, 81, 6 Prozent gaben an, dass man sich auf der Tanzfläche bestenfalls durch Schreien verständigen konnte. Die größtmögliche Zustimmung wurde im Mittel bei der Beschallung mit 94 dB(A) erreicht. Allerdings würde der überwiegende Anteil die Testpersonen sein Besuchs-Verhalten nicht von der gespielten Musiklautstärke abhängig machen. Dies wird wohl eher durch andere Aspekte der Jugendkultur bestimmt. Das bedeutet aber auch, dass bei einer Absenkung der Schallpegel auf ''gehörverträgliche Werte'' im Mittel die Akzeptanz für eine Diskothek nicht nachteilig betroffen wäre.
Baboux, J.C.
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Damage Characterisation and Structural Health Monitoring by Means of Nonlinear Acoustics [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Bentahar, R. ElGuerjouma, T. Monnier, L. Deville and J.C. Baboux
[A]
This work is devoted to damage characterisation and structural health monitoring of polymer composites and concrete. For cylindrical concrete bars damaged in compression and thin composite plates damaged in three points bending, we have used a nonlinear ultrasonic method based on the change of a resonance mode frequency. Compared with their initial states, damaged materials are characterised by a resonance frequency shift as function of the excitation level. For a given value of the excitation level we have performed upward and downward frequency sweepings and have seen hysteresis loops that did not exist in the intact state. We have also submitted the material to a high excitation level and have followed the forced variation of the frequency versus time ''fast dynamics'' as well as the frequency recovery ''slow dynamics'' that changes as the logarithm of time. Fast and slow dynamics are correlated to the deterioration state of the material and are found to be very sensitive damage indicators.
In order to monitor the material's health along the damage process, the frequency shift is compared to mechanical damage parameters and acoustic emission. A good correlation has been found. Our results confirm the efficacy of the nonlinear acoustical approach that could enrich materials nondestructive testing field.
Babuke, G.
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Computerised planning aid for the design of anechoic chambers [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
X. Zhou, Z. Xueqin and G. Babuke
[A]
A computer program using image sources was developed to aid the design of anechoic rooms. The phase shifting caused by different distances of all image and higher-order image sources and by reflection on each boundary surface are taken into consideration. The calculated sound pressure compares well with ''draw-away'' measurements. Several parameters which influence the quality of an anechoic room can be investigated by means of this simulation programme. It shows, that the absorption coefficient of the wall linings is by no means the only qualification requirement for an anechoic room. Besides the absorption, the geometry of the room, location and size of the source, the orientation and length of a prescribed measuring path and the respective test signal all affect the acoustical quality of an anechoic room for a given purpose.
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Broadband compact absorbers for anechoic linings [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H.V. Fuchs, Z. Xueqin and G. Babuke
[A]
Freefield rooms are normally equipped with voluminous porous or fibrous wedges the depth of which corresponds to a quarter of a wave length of the lowest frequency to be measured. When such passive absorbers are intelli-gently combined with reactive/resonant panel absorbers, anechoic linings be-come possible, which may save valuable space and provide a smooth and re-sistive surface. When measurements are to be performed in third-octave bands, down to 50 Hz, a lining thickness of 250 mm is required. For narrow-band analyses down to 100 Hz the surface facing the source must be corrugated in a specific manner increasing the total thickness to 620 mm. For aeroacoustic wind tunnels and a large number of test beds at six automobile manufacturers and several component suppliers have been equipped with the new anechoic linings with excellent results.
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The new Volkswagen Acoustics Centre in Wolfsburg [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Babuke, Z. Xueqin and W. Schneider
[A]
The Acoustics Centre AKZ occupies 2600 m ground area and a building vol-ume of 36000 m offering space for two four-wheel drive roller test beds, a tyre noise test bed, two engine test beds, a drive train test bed and a window test bed for the investigation of the attenuation and damping properties of compo-nents. All test beds are realized as semi-anechoic rooms with innovate Broad-band-Compact-Absorbers as wall linings. The first three of these test beds fulfil free-field requirements set by VW with tolerances of 1 dB for 100 Hz to 16 kHz and 2.5 dB for 40 Hz to 80 Hz that even surpass those set by ISO 3745.
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Noise reduction and anechoic linings in aeroacoustic wind tunnels [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Lecheler, G. Babuke, P. Brandstätt and D. Eckoldt
[A]
The increasing demand for noise reduction and sound design at vehicles requires adequate test conditions in wind tunnels and test beds. The Fraunhofer IBP has developed a special broadband resonant absorber that shows high absorption efficiency down to 20 Hz with a total lining thickness of only 250 mm and an even surface. This Broadband Compact Absorber has been applied in silencers and linings at the duct and plenum walls to the wind tunnels of Audi in Ingolstadt, at DaimlerChrysler in Auburn Hills and the plenum of the wind tunnel of PSA, Renault and CNAM in Paris. The paper will present the construction, layout and performance of these new absorbers together with measurements showing the freefield conditions achieved in these large facilities.
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Multifunktionales Kundtsches Rohr
W. Schneider, K. Bay, M. Leistner and G. Babuke
[A]
Mit traditionellen Kundtschen Rohren werden die Eigenschaften von Absorbern bei senkrechtem Schalleinfall bestimmt. Eine schon vorhandene Weiterentwicklung verwendet einen quadratischen Querschnitt mit 200 x 200 mm und ermöglicht die Untersuchung von strukturierten Absorbern und Resonatoren. Durch weitere Modifikationen mit Einsatz einer Mehrmikrofontechnik und Analyse nach dem FFT-Verfahren kann das Anwendungsfeld erweitert werden. Damit stehen neben den klassischen Größen Absorptionsgrad, komplexer Impedanz und Reflexionsfaktor neue Kenngrößen, wie Schalldurchgang, Transferfunktionen vor und hinter der Probe, Bestimmung von Absorberimpedanz und Ausbreitungskonstante sowie die Bestimmung der dynamischen Steifigkeit mit Lautsprecheranregung zur Verfügung. Das Poster zeigt den Aufbau und die Bestandteile des multifunktionalen Kundtschen Rohres sowie die Steuerungs- und Analysesoftware, mit der alle Messungen erfasst und ausgewertet werden können.
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Reflexionsarme Messräume - Dimensionierung nach Anforderung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
G. Babuke, P. Brandstätt, W. Schneider and X. Zhou
[A]
Die Güte eines Schallmessraumes wird maßgeblich durch die Art der reflexionsarmen Schallauskleidung bestimmt. Zu den Anforderungen der Norm ergeben sich aus den unterschiedlichen Messanforderungen der Nutzer wiederum unterschiedliche Anforderungen bezüglich des Freifeldes und der erwünschten unteren Grenzfrequenz. Daher wird vorab jeder Prüfraum seiner jeweiligen Nutzung entsprechend ausgelegt. Nach 10 Jahren Erfahrung mit alternativen Raumauskleidungen zeigt der Beitrag an ausgewählten Beispielen den Weg von den spezifischen Anforderungen, der Auslegung und Simulation von den geometrischen Raumdaten und den akustischen Kennwerten des Materials, der Absorberaufbauten bis hin zur Abnahmemessung. Es werden die bei der Abnahmemessung ermittelten Freifeldeigenschaften des Messraumes denen der Auslegung gegenüber gestellt und diskutiert.
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Interferenz von breitbandigen Geräuschen bei der akustischen Abnahme von Freifeldräumen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
X. Zhou, G. Babuke, R. Wack and T. Zhang
[A]
Die unvermindert hohe Bedeutung akustischer Produkteigenschaften hat in den letzten Jahren zur Errichtung zahlreicher Freifeld- und Halbfreifeldräume für akustische Messungen geführt. Vorbeifahrt-, Rollen- und Motorprüfstände gehören dazu genauso wie Messräume für Kühlschränke, Waschmaschinen und Computer. Zur Feststellung der Eignung solcher Räume wird messtechnisch geprüft, inwieweit die Schallpegel von den idealen Werten des Entfernungsgesetzes abweichen. Entsprechend den Anforderungen an den Raum werden dabei als Prüfsignale entweder Terzrauschen oder Einzeltöne verwendet. Die gemessenen Abweichungen vom Entfernungsgesetz sind jedoch von der Art des Prüfsignals abhängig. Anhand von Beispielen wird ein Rechenmodell vorgestellt, mit dem die Überlagerung zweier breitbandiger Signale abschätzt werden kann. Daran lassen sich die Auswirkungen der Wahl des Prüfsignals auf die Abnahmemessungen erkennen.
Bach, J.-H.
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Hierarchisches Modell zur Detektion von Sprache in Störgeräusch [DAGA 2008 (Dresden)]
J.-H. Bach and J. Anemüller
[A]
The automatic identification of acoustic objects, particularly speech, in adverse backgrounds can pose a difficult problem. In this work, the subproblem of speech detection in two different backgrounds is tackled using a hierarchical decision tree: The root node provides a coarse classification of the noise background, while the next nodes are optimised to detect speech in one particular background each. The features employed are amplitude modulation spectra of the signals (Kollmeier & Koch, 1993). They represent the modulation content of a signal as a two-dimensional (modulation-frequency vs centre frequency) spectral pattern. The best features for classification at each node are selected independently node-specific) using a sequential floating forward search algorithm. The actual statistical learner is an open source support vector machine (Chang & Lin, 2001, http://www.csie.ntu.edu.tw/
cjlin/libsvm). The performance of speech detection in two types of realistic backgrounds, namely pedestrian zone noise and road traffic noise, is presented and compared to non-hierarchical approaches; furthermore, discrimination of male vs female speakers in the same background is evaluated.
Bacher, S.
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Schalldämmung von Holzdecken in der Altbausanierung [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Hessinger, A. Rabold, S. Bacher and F. Holtz
[A]
Die Altbausanierung nimmt gegenüber dem Gesamtvolumen der Bautätigkeit eine immer bedeutendere Stellung ein. Für die richtige Planung einer Sanierung ist jedoch die Kenntnis und Berücksichtigung möglicher Schallschutzanforderungen erforderlich. Als Bauteil, das bei der Sanierung eine besonders sorgfältige Planung erfordert, ist die Trenndecke zu nennen, da sie in Altbauten häufig als Holzbalkendecke ohne ausreichende schalldämmende Maßnahmen ausgeführt wurde.
Bezüglich der Einschätzung der Luft- und Trittschalldämmung der Altbaudecke bestehen mangels ausreichender Grundlagen große Unsicherheiten. Dies liegt einerseits an der großen Anzahl an Konstruktionsvarianten und dem Zustand der Altbaudecken. Zusätzlich sind die verbauten Materialien nicht einheitlich, sondern richteten sich nach den vorhandenen Möglichkeiten.
Im Rahmen eines von der Deutschen Gesellschaft für Holzforschung e.V. initiierten und aus Mitteln des Holzabsatzfonds HAF und Industriemitteln geförderten Forschungsvorhabens wurden Sanierungsmaßnahmen an Holzdecken unter besonderer Berücksichtigung des Anforderungsprofils einer Altbausanierung untersucht. Hierzu wurden ''typische'' Holzdecken wie sie in Altbauten vorkommen im Labor nachgebaut und kommerzielle Sanierungsmaßnahmen auf diesen Decken erprobt. Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens sollen hier vorgestellt werden.
Bachner, B.K.
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Ein objekt-orientierter Ansatz zur linear-akustischen Modellbildung komplexer Schalldämpfersysteme [DAGA 2007 (Stuttgart)]
B.K. Bachner
[A]
Es wird eine mathematische Formulierung der linear-akustischen Modellbildung von Ausbreitungsvorgängen ebener Wellen in komplexen Schalldämpfersystemen vorgestellt. Die dabei betrachteten Schalldämpfersysteme sind durch das Vorhandensein so genannter Mehrtor-Elemente gekennzeichnet, die eingebettet in eine netzwerkartige Gesamtstruktur einen mehrpfadigen Schallleistungsfluss gestatten. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal des vorgestellten Ansatzes von bisher in der Literatur beschriebenen Verfahren ist die Integration der eingangs erwähnten Mehrtorelemente sowohl für Wellenleiter als auch für Verbindungs- bzw. Verzweigungselemente.
Der fundamentale Aspekt des vorgestellten Ansatzes entspringt aber aus der spezifischen mathematischen Beschreibung der kontinuierlichen Wellenleiter- und der diskreten Verbindungselemente. Nach Fouriertransformation der jeweiligen Grundgleichungen erhält man für die kontinuierlichen Elemente Differentialgleichungssysteme, während diskrete Elemente durch algebraische Zusammenhänge abgebildet werden. Die daraus für einzelne Elemente gefolgerten Matrizen weisen deshalb eine für die jeweilige Elementgruppe spezifische Form auf. Diese strukturelle Einteilung führt in konsequenter Weise auf ein Klassenmodell einer objekt-orientierten Beschreibung, welche die jeweiligen Eigenschaften der beiden Elementgruppen widerspiegelt.
Das automatische Aufstellen der Koeffizientenmatrix des Gesamtsystems aus den Matrizen der einzelnen Elemente führt auf Grund der gewählten Systembeschreibung immer auf ein System mit der kleinstmöglichen Zahl an Unbekannten, was bei bestimmten bisher bekannten Verfahren nicht der Fall ist. Als Lösung dieses Gleichungssystems erhält man die in die kontinuierlichen Elemente an den jeweiligen Toren hinlaufenden Druckwellen. Zur vollständigen Bestimmung des Schallfelds im Dämpfersystem können jene Druckwellen, die die kontinuierlichen Elemente verlassen, mit Hilfe der Matrizen der Wellenleiter-Elemente aus dem Lösungsvektor gewonnen werden.
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Experimentelle Bestimmung der Übertragungsmatrix von Mehr-Tor-Schalldämpfern [DAGA 2008 (Dresden)]
B.K. Bachner
[A]
Experimental methods for determining acoustic properties of flow duct components are well-established techniques in the design process of automotive exhaust systems. For describing plane wave acoustic transmission characteristics of a muffler, the significant quantity is the so-called transfer matrix. While recent publications focus on improving measurement accuracy particularly at high flow velocities, they are restricted to the case of two-port elements. The term two-port element is related to a muffler with only one inlet and one outlet. However, engines with high mass flow rates are often equipped with dual flow exhaust systems, containing mufflers with more than two ports. There is thus a need to extend the current measuring techniques to the case of multi-port elements. A mathematical formulation of the problem is presented that allows the experimental determination of the transfer matrix of such elements. Based on an over-determination on two aspects - multiple microphone and multiple source location technique - the proposed procedure includes current measurement techniques for transfer matrices. The method has been applied to a simple four-pole muffler and results are presented for the case without mean flow.
Back, T.
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Reduction of sound immission in buildings by sound insulation using active facades [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
L. Kurtze, T. Back and R. Nordmann
[A]
Low sound immissions into rooms have become more and more important for the construction of large buildings such as hotels, hospitals, or conference centres. Particularly near airports, major roads, or railway lines, the acoustic shielding of ambient noise is, in many cases, difficult to handle with classical passive methods. The reasons lie mainly in the physical and financial limitations of the construction. In modern architecture, facades serve as the outer skin of a building and so have to fulfil the demand of static strength. However, if facades are planned in a suitable way, they can act as a barrier for incident sound fields (for example by the use of active noise control).
The investigation of the possibilities for a reduction of structure borne sound using active techniques is the object of a research project initiated by the German Ministry of Education and Research. One of the central questions so far addressed by the project is the investigation and the experimental detection of the lower natural frequencies and eigenmodes on a reference facade composed of several frame elements. The mode shapes were then compared with the results of numerical FEM calculation. The next step is to find an actuator design for generating anti-vibrations. After that, suitable positions for the actuators and an appropriate control system must be determined. At the conference, the results of the first year of research will be presented. This will include a report on the experiment conducted at the facade test facility and the calculations to determine the natural frequencies and the mode shapes of the reference facade.
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Design und Anwendung eines Low-Cost-Kunstkopfes für gehörrichtige Aufnahmen [DAGA 2005 (München)]
T. Back and S. Kuhl
[A]
Am Fachgebiet Mechatronik und Maschinenakustik an der Technischen Universität Darmstadt wurde ein kostengünstiges, binaurales Kunstkopf-Meßsystem für gehörrichtige Aufnahmen und Signalanalyse aufgebaut.
Bei neuen Entwicklungen in der heutigen Zeit spielen die akustischen Eigenschaften eine immer größere Rolle. Häufig sind sie einer der wenigen Eigenschaften, sich vom Mitbewerber zu unterscheiden. Dies führt dazu, dass Maschinen und Bauteile immer leiser werden. Dies hat jedoch auch zur Folge, dass nicht mehr der absolute Schalldruckpegel im Vordergrund steht, sondern der subjektive Gehöreindruck immer mehr an Stellenwert gewinnt.
Um diesen subjektiven Gehöreindruck aufzeichnen und archivieren zu können, wird der Einsatz eines so genannten Kunstkopfes benötigt. Da kleinere Institute die hohen Kosten eines kommerziellen Kunstkopfes oft nicht aufbringen können und der hohe Qualitätsstandard dieser Messtechnik nicht benötigt wird, ist es nahe liegend sich ein binaurales Meßsystem selbst aufzubauen. Für den Aufbau des Kunstkopfes ist es von Vorteil, dass es keine Norm für Messungen mittels der Kunstkopftechnologie gibt.
An unserem Institut wurde dazu eine Schaufensterpuppe mit Silikon-Ohren und kostengünstigen Silicon-Mikrofonen ausgerüstet. (Kosten der Mikrofone ca. 18 Euro incl. Vorverstärker, Materialkosten des gesamten Meßsystems ca. 100 Euro). Anschließend wurde dieser Low-Cost-Kunstkopf in einem schalltoten Raum vermessen und mit einem kommerziellen Kunstkopf verglichen und die Ergebnisse bewertet.
In dem Beitrag wird zusätzlich auf die Grundlagen der Kunstkopftechnologie eingegangen, die für den Bau eines binauralen Meßsystems notwendig ist.
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Vorausberechnung der Schwingungsanregung von dynamischen Systemen in Abhängigkeit der Struktureigenschaften [DAGA 2008 (Dresden)]
T. Back and K. Wolf
[A]
Ein Verfahren zur Vorausberechnung des übertragenen Körperschalls am Aufstellort einer Maschine bei Einzelpunktbefestigung ermöglicht bereits im Entwicklungsstadium durch Variation der Abkoppelelemente bzw. durch eine Veränderung der Impedanz des späteren Aufstellortes eine Optimierung hinsichtlich der zu erwarteten Schnelle vorzunehmen.
Zunächst wird das Verfahren auf Basis der Eingangsimpedanzen mathematisch hergeleitet und an einer Beispielstruktur angewendet und überprüft. Anschließend wird untersucht, wie sich der Schwingungspegel in Abhängigkeit der Struktureigenschaften verändert. Dazu wird die Eingangsimpedanz an der Koppelstelle in ihre mechanischen Eigenschaften getrennt und kann anschließend entsprechend verändert werden.
Mit den Erkenntnissen dieser Arbeit können die immer häufiger auftretenden akustischen Forderungen in Lastenheften von Industrieanlagen, die die Übertragung von Körperschall einschränken, in Abhängigkeit der späteren Aufstellbedingungen bereits vor der Installation am späteren Einsatzort überprüft werden.
Backhaus, S.-G.
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Neuartiger Prüfstand zur akustischen Untersuchung von Wälz- und Gleitlagern [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Kruk, D. Thoden and S.-G. Backhaus
[A]
Am Institut für Maschinenwesen der Technischen Universität Clausthal wurde eine neuartige Messstrategie zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens von Wälz- und Gleitlagern entwickelt. Hierzu wurde ein Prüfstand aufgebaut, mit dem ein weites Parameterfeld abgedeckt werden kann, und ein Auswerteverfahren erdacht, mit dem die frequenzabhängigen Steifigkeiten und Dämpfungen bestimmt werden können.
Neben verschiedenen Lagergrößen (bis 100 mm Wellendurchmesser) und -typen können die Parameter Drehzahl (bis 5000 min-1), Belastung (radial bis 80 kN, axial bis 40 kN), Temperatur (-40 C bis 120 C), Anregungsfrequenz (bis 9 kHz), Ölsorte, Einspannsteifigkeit und Lagerverkippung variiert werden. Durch getrennte Fundamente und die sehr massive Prüfstandshauptwelle ist das Prüflager frei von Antriebseinflüssen. Durch den Einbau des Prüflagers am freien Wellenende ist der Lagerwechsel innerhalb eines Arbeitstages möglich.
Die Signalübertragung von der Welle erfolgt über eine Hochleistungstelemetrie, alle Messsignale werden von einem 32-Kanal-Signalanalysator erfasst und verarbeitet.
Durch den Einsatz der Vierpoltheorie kann das Prüflager getrennt betrachtet werden, wodurch sich vergleichbare Ergebnisse auch für unterschiedliche Einbau- und Betriebssituationen erzielen lassen.
Mit dem sofort verfügbaren System sind neben den Übertragungsmessungen bis in den unteren Ultraschallbereich auch Eigengeräuschuntersuchungen möglich.
Bacon, S.
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Effect of Aspirin on the Temporal Effect in Simultaneous Masking with On- and Off-Frequency Maskers [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Savel and S. Bacon
[A]
The threshold for a brief signal can be 10-20 dB higher when it is at the onset than at the temporal center of a longer masker. This temporal effect with broadband maskers is thought to depend on the input-output function of the basilar membrane, which is linear at low and possibly high levels, but compressive at moderate levels. The elevated threshold near masker onset (which occurs at moderate levels) is thought to reflect compression of the signal whereas the decrease in threshold over time is thought to reflect a decrease in that compression. Consistent with this are findings that temporary or permanent cochlear hearing loss reduces the temporal effect by reducing threshold at onset. A temporal effect with off-frequency maskers also exists, although the role of compression there is less clear. The purpose of this study was to examine the role of compression on the temporal effect with on- and off-frequency maskers by studying the effects of aspirin ingestion. The signal frequency was 1730 or 4000 Hz and the masker was 10 ERBs wide and centered at the signal frequency or 500 Hz wide and positioned above the signal. Despite some variability, aspirin tended to reduce thresholds at masker onset when the level of the signal was moderate, but not when it was high. Aspirin had no effect on thresholds when the signal was at the temporal center of the masker. These effects were observed for both maskers, suggesting that compression plays a role in the temporal effect for both.
Bader, D.
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Wavelet-Transformation und Verzahnungsgeräusche [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Bader, P. Holstein and H. Marx
[A]
The investigation of gear noise emitted by automotive tooth gears has gained
increasingly in importance. The activities are focused on the reduction of acoustic emissions and the detection of gear failures. For these purposes, standard procedures of joint-time-frequency-analysis are applied, based on the short time fourier transformation. With this method important information resulting from non-stationary events are often detectable only with difficulty. Many problems also result from the large amount of data Produced by sampling in audio-quality when post-processing algorithms are applied for further data treatment.
In many cases, the amount of data prevents real-time analyses with conventional tools, which are therefore only of limited use for quality inspection.
For this reason, a wavelet analysis treatment for streaming data has been implemented on DSP boards in real time mode. The method is tested on several types of tooth failures and compared with wavelet analysis in post-processing mode and conventional joint time frequency analysis. The objects under investigation were spur gears of balancer systems. These units are responsible for compensation of second-order inertia forces and run at a speed of up to 12000 rpm.
It is demonstrated that non-stationary methods such as the proposed wavelet techniques are suited to recognize and in particular to classify tooth failures to a better extent than the conventional JTFA analysis techniques. The system is designed to use FFT- and wavelet-based DSP techniques in a complementary manner at the real-time level. The DSP modes are part of a general modular software system extending over several levels.
Bader, R.
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Transiente Finite-Differenz Modellierung geometrischer Nichtlinearitäten einer balinesischen Gender dasa Platte [DAGA 2006 (Braunschweig)]
R. Bader
[A]
Der Einschwingvorgang einer balinesischen Bronzeplatte eines Gender dasa
(zehnstäbiges Metallophon), welches von dem instrumenteneigenen
Holzhammer angeschlagen wurde wird im Detail untersucht. Das Spektrum
des abgestrahlten Klanges wie das durch Accelerometer gemessene besteht
aus mehr Eigenmoden als theoretisch angenommen werden kann wenn
Biegewellen, longitudinale, axiale und torsionale Moden betrachtet
werden. Es zeigt sich, daß die trapezoide Geometrie der Platte zu
zusätzlichen Frequenzen im transienten Klangteil führt, welche während
des quasi-stationären Teiles verschwinden. Da zu jeder Biegemode nun
etwa zwei zusätzliche Moden hinzukommen, scheint es zu Brechungen der
Welle des Schlagimpulses an den geometrischen Unstetigkeiten der
Trapezform zu kommen, welche neue interne 'Ränder' repräsentieren und
somit neue Reflexionsstellen sind. Diese Moden haben geringe Energie,
was zu einem schnellen Abklingen führt, während die Grundmode weiterhin
stark bleibt auch durch den zugehörigen Bambusresonator verstärkt. Eine
transiente Finite-Differenz Modellierung der Platte zeigt diese
zusätzlichen Moden während des Einschwingvorgangs, was ebenfalls hörbar
gemacht wird. Diese Moden treten nur bei starkem Anschlag der Platte
auf, was für den Musikstil Balis typisch ist, der als sehr lebendig und
laut angesehen wird im Gegensatz zu dem javanesischen Gamelanstil,
welches sich ebenfalls im Einschwingvorgang zeigt.
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Timbre Perception of Changes in Musical Instrument Geometry using Physical Modeling Techniques [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Bader
[A]
The perception of timbre as cognitive representations in subjects is investigated using sounds produced by Physical Modelling techniques (PM) applied to whole body guitar and violin models as well as simple examples of strings, plates ect. By changing a physical parameter linearly, sounds with controlled varying timbres are produced. Using Multidimensional Scaling Techniques (MDS), where subjects judge similarities of all possible sound pairs, a multidimensional space is constructed representing the perceptional space of these timbres. Its dimensions are then interpreted with respect to the geometrical changes. As a simple example, a string with varying bending stiffness is used. It shows up, that three dimensions are needed by listeners when perceiving these sounds, one representing the increasing inharmonicity, one representing the amount of mixture between harmonic and inharmonic sounds and one representing a categorial perception, where the sounds are judged according the amount of different cognitive categories it belongs to. Applied to geometrical changes of guitars and violins with changing thickness of plates, variation of fan bracings and solidity of ribs and back plates next to several other changes are investigated and results of timbre perceptional spaces are shown.
Bader, V.
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MEMS Packaging - Technological Solutions for a Si-Microphone [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Becker, M. Koch, T. Braun, V. Bader, P. Meier, E. Jung, R. Aschenbrenner and H. Reichl
[A]
Micro Systems and Micro Devices play an important role in today's high tech products. They are used as acceleration sensors for airbag control, as piezo actuators for high resolution print heads, as micro pumps for high precision chemical/medical dispensers or as silicon microphones for smallest hearing aid applica-tions. In order to facilitate the use of such fragile devices, packaging of these structures is on major issue. Due to the cost and yield issues associated with this process step, significant evolution on top of the mi-croelectronic packaging techniques is required.
MEMS packaging fulfils a crucial role within the function of the MEMS device. Besides the electrical inter-connection, the package provides mechanical protection, media separation or coupling (e.g. pressure), signal conditioning, etc., it must enable the resulting package to be manufactured and assembled at low cost. Also, high reliability requirements even under harsh conditions (e.g. oil sink with extreme tempera-ture differences and aggressive ambient) must be fulfilled in order to be accepted in the market for high tech solutions.
Within the project InFON a packaging technology for stress sensitive MEMS devices has been developed, that allows the cost effective packaging of a silicon microphone. The development of the packaging tech-nology is described in detail from concept development and material selection to manufacturing process development and reliability characterization.
Badidi Bouda, A.
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Non Destructive Evaluation of Materials Properties by Ultrasounds [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Badidi Bouda, R. Halimi, M. Benzohra, A. Benchaala and S. Lebaili
[A]
The ultrasonic waves, with the matter interaction study, is an increasingly effective tool for qualitative and/or quantitative characterization of industrial materials.
In this article we describe experimental studies, which were the work object at the Welding and Control Center (CSC), based on the measurement of some simple ultrasonic parameters such as propagation velocities and attenuation coefficients of the longitudinal and transverse waves through various samples.
These measurements were taken on samples of suitable nature , shape and dimensions and eventually heat treated in order to obtain the required properties.
The analysis of the obtained results showed that one can determine, by simply measuring the parameters above cited, quantitatively with an appreciate precision:
éæ the second elastic constants of several materials
éæ the width of the heat affected zone (HAZ) of a welding operation which is a representative parameter of the weld quality .
éæ the third elastic constants of some materials if a tensile testing machine is available.
This experimental work, also, shows the possibility to assess the qualitative hardness and grain size [1, 2] of a steel only from its longitudinal velocity wave.
The experimental results obtained are compared with those obtained by classical methods or quoted from the literature, discussed and analyzed in order to develop non destructive techniques for materials characterization by ultrasounds.
[1] A. Badidi Bouda & al Ultrasonic characterization of materials hardness, Ultrasonic, vol.38, 2000, pp224-227
[2] A. Badidi Bouda & al, Grain Size Influence On Ultrasonic Velocities and Attenuation, NDT&E International, in press.
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Comparative Study of the Weldings NDT Results by Ultrasounds and Radioscopy [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Badidi Bouda, R. Halimi, A. Mebtouche, M. Benzohra, A. Benchaala and S. Lebaili
[A]
Non destructive testing of welded joints, which are the most vulnerable parts in the industrial facilities is requested more and more. The techniques of NDT the most used in these cases is
radiography and the ultrasounds. In this article we were interested in the non destructive testing of joints welded out of stainless steel used regularly for certification of levels I and II NDT operators .These parts contain the most current defects like the cracks, the lacks of fusion which are harmful defects and inclusions which in general are tolerated until a certain concentration.
The ultrasonic inspection was carry out by two methods per contact and in immersion by using transducers of different frequencies. These tests showed that the results on the detection and the dimensioning of certain defects can be influenced by changing the testing method or simply by modifying one or more parameters of control. This can have serious consequences on the result of a control. The samples controlled by ultrasounds were controlled by radioscopy for confirmation and comparison.
Baesekow, H.
Bahr, L.
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Simulation of Pulsed Ultrasonic Wave Propagation in Viscous Fluid exhibiting Frequency Power Law Attenuation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
L. Bahr, M. Kaltenbacher, B. Kaltenbacher and R. Lerch
[A]
Measurements of acoustic attenuation in tissue reveal, that attenuation increases with increasing frequency according to
, where is a scalar constant and y is a non integer exponent ranging from 1 to 2. Classical lossy time domain wave equations exist only for the restricted cases of y = 0 and y = 2.
We will present a time domain model, which is capable of numerically simulating pulsed pressure waves propagating through media, whose attenuation obeys a frequency power law. To ensure system causality, phase dispersion has to be included according to Kramers-Kronig relations. Because of the interdependence of attenuation and phase shift, the two terms describing each phenomenon can be combined to a single factor. The attenuation and dispersion term is approximated by a fractional derivative in the time domain.
Simulation results are verified by measuring attenuation and phase spectra of excitation pulse signals after passing through a tissue phantom. The phantom is immersed in a water tank of a ultrasonic screening system. We compare the collected data with the predictions of the underlying theoretical damping model.
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Dämpfung von Ultraschall in biologischem Gewebe [DAGA 2005 (München)]
L. Bahr, M. Kaltenbacher, B. Kaltenbacher and R. Lerch
[A]
Messungen der Ultraschalldämpfung in Gewebe im Frequenzbereich, der in medizinischen Anwendungen relevant ist (d. h. 500 kHz bis 5 MHz), weisen eine Frequenzabhängigkeit auf. Im Gegensatz zu Wasser, wo eine Dämpfung proportional zur Frequenz im Quadrat gefunden wird, kann für Gewebe die Dämpfung am besten mit einem Frequenz-Potenzgesetz angenähert werden, wobei der Exponent typischerweise zwischen 1.0 und 1.5 liegt. Gemäß den Kramers-Kronig Beziehungen muss bei einem Exponenten ungleich zwei Dispersion auftreten.
In Laborversuchen wurde sowohl die Frequenzabhängigkeit der Dämpfung sowie die Gültigkeit der Kramers-Kronig Beziehungen näher untersucht. Da Messungen an lebendem Gewebe mit sehr großem Aufwand verbunden sind, beschränkten wir uns auf Gewebeersatzstoffe, welche annähernd die gleichen akustischen Eigenschaften aufweisen wie Gewebe. Wir verwendeten ein Gewebeersatzstoff bestehend aus Wasser, Glyzerin, Agar, Aluminiumoxid, Siliziumkarbid und Benzalkoniumchlorid gemäß dem Rezept nach IEC 60601-2-37 Amd. 1. Zusätzlich wurden Plexiglas und Rizinusöl untersucht, da hierfür publizierte Messwerte vorlagen.
Als Anregungssignal verwendeten wir einen einzelnen Sinuspuls, wobei für alle im Puls enthaltenen Frequenzanteile Absorptionskoeffizient und Dispersion bestimmt wurde. Für alle Stoffe war der relative Fehler im Frequenzverlauf von Absorption und Dispersion zwischen den gemessenen und den nach dem Frequenz-Potenzgesetz berechneten Werten kleiner als 5 %.0
Für das Frequenz-Potenzgesetz-Dämpfungsmodell wurde eine Implementierung im Zeitbereich gefunden, und der Algorithmus in das am Lehrstuhl entwickelte Finite-Elemente-Programm integriert. Basierend auf der Kramers-Kronig Beziehung kann der Dämpfungs- und der Dispersionsanteil, da der eine aus dem anderen berechnet werden kann, zu einem einzigen Term in der Wellengleichung zusammengefasst werden.
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Finite Elemente Simulation der Erwärmung durch Ultraschall [DAGA 2006 (Braunschweig)]
L. Bahr, M. Kaltenbacher and R. Lerch
[A]
Die Erwärmung durch Ultraschall bildet bei einigen Verfahren in der Medizintechnik, wie der Ultraschall-Thermotherapie und Focused Ultrasonic Surgerey, den bestimmenden Wirkmechanismus. Bei bildgebenden Ultraschallsystemen muss hingegen sichergestellt werden, dass in Normen fest gelegte Grenzwerte der Temperatur von dem Wärmeeintrag durch Ultraschall nicht überschritten werden. Die genaue Kenntnis der räumlichen Temperaturverteilung resultierend aus der Beschallung hat für den Betrieb somit größte Bedeutung. Für eine Unterstützung und Optimierung der Geräteentwicklung stellen wir ein Verfahren basierend auf der Finiten Elemente Methode im Zeitbereich vor, das ausgehend vom Geschwindigkeitsprofil des Ultraschallwandlers Schallfeld und Temperaturverteilung berechnet. Als Rechengröße für das Schallfeld verwenden wir das Geschwindigkeitspotential, wobei durch einfache zeitliche und räumliche Ableitung Schalldruck und Schallschnelle und damit die Schallintensität berechnet werden kann. Hierfür muss die Schalldämpfung in Gewebe bestmöglich behandelt werden. Wir wenden einen Frequenzpotenzgesetzansatz an, die auftretende Dispersion wird mit den Kramers-Kronig-Beziehungen behandelt. Schließlich geht die absorbierte Schallenergie als Quellterm in die Wärmeleitungsgleichung ein. Hervorzuheben ist die Anwendung des Frequenzpotenzgesetzansatz für die Dämpfung im Zeitbereich, der es uns erlaubt transiente Simulationen durchzuführen. Implementiert wurde die Dämpfung mittels numerischer Approximation der fraktionalen Ableitung. Die vorgestellten Simulationen werden mit Messungen an Gewebeersatzstoffen verglichen.
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Untersuchungen zur tomographischen Rekonstruktion bei der interferometrischen Schallfeldmessung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
L. Bahr and R. Lerch
[A]
Schallfeldmessungen in der Ultraschalltechnik werden traditionell mit Hydrophonen durchgeführt, die mittels Linearverfahreinheiten entlang eines Messgitters bewegt werden. Dabei wird an jedem Messpunkt das Schallfeld des Ultraschallwandlers reproduziert. Konstruktive Eigenschaften von Hydrophonen gehen dabei negativ ins Messergebnis ein. Ein zu großes Verhältnis der sensitiven Fläche zur Wellenlänge macht eine punktuelle Messung unmöglich. Das Instrument selbst befindet sich im Schallfeld und beeinflusst dieses.
Wir stellen ein interferometrisches Messverfahren vor, das mittels tomographischer Rekonstruktion ortsaufgelöste Messungen des Schalldrucks erlaubt. Grundlage des Verfahrens ist die akusto-optische Wechselwirkung in fluiden Medien; der Brechungsindex und damit die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Laserlichts hängt proportional vom Schalldruck ab. Bedingt durch das Messprinzip geht der Schalldruck allerdings in Form eines Wegintegrals in das Messsignal des Interferometers ein. Dieses lässt sich als Radon-Transformation auffassen und mit Methoden der Tomographie invertierten. Unsere Untersuchungen zeigen, dass die Wahl des tomographischen Algorithmus einen entscheidenden Einfluss auf das Signal-Rausch-Verhältnis des rekonstruierten Schallfeldes hat. Wir vergleichen aus diesem Grund zunächst die Rekonstruktionsmethoden, d.h. die gefilterte Rückprojektion und inverse Abel-Transformations-Algorithmen, mit Hilfe von simulierten Daten, bei denen wir den Rauschanteil beliebig steuern können.
In einem zweiten Schritt werden rekonstruierte Schalldruckverläufe aus Messungen Hydrophonmessungen und Schallfeldsimulationen gegenübergestellt. In diesen Simulationen dienen Messungen der Oberflächenschwingung des Ultraschallwandlers, welche mit einem Laser-Scanning Vibrometer durchgeführt wurden, als Randbedingung. Aus dieser Gegenüberstellung soll die Einsatzmöglichkeit der interferometrischen Schallfeldmessung bewertet werden.
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Quantitative Schallfeldmessungen mit refraktometrischer Tomographie in flüssigen und festen, transparenten Medien [DAGA 2008 (Dresden)]
L. Bahr and R. Lerch
[A]
Bei dem Messverfahren der refraktometrischen Tomographie wird der optische Weg des Laserstrahls eines Interferometers, das ein Schallfeld durchstrahlt, ausgewertet. Der Brechungsindex (engl. refractive index) und damit verknüpft die Ausbreitungsgeschwindigkeit und der optische Weg des Laserlichts sind eine Funktion des absoluten Drucks im Medium. Die durchstrahlte Schalldruckverteilung verändert also den optischen Weg gegenüber dem Wert bei Ruhedruck. Durch Radon-Transformation gehen die gesuchte Schalldruckverteilung und die gemessenen Interferometersignale ineinander über. Für eine quantitative Analyse muss der Schalldruck tomographisch aus den Interferometersignalen rekonstruiert werden. In unserem Messaufbau verwenden wir ein Einpunkt-Laservibrometer, das über Linearverfahreinheiten das Schallfeld abscannt. Die tomographische Rekonstruktion der Daten findet an einem PC statt.
Messergebnisse des Verfahrens in Wasser wurden bereits vorgestellt (L. Bahr, R. Lerch. Beam Profile Measurements Using Light Refractive Tomography. IEEE Trans. Ultrason. Ferr. Freq. Contr., accepted). Diese stimmen mit Hydrophonmessungen gut überein. Der Fokus dieser Präsentation liegt auf Ergebnissen von Messungen in anderen transparenten Medien, insbesondere in einem Polyurethanprobenkörper, in dessen Innerem die Schallfeldverteilung mit Hydrophonen nicht gemessen werden kann. Die gewonnenen Schallfelder werden Finite-Elemente Schallfeldsimulationen gegenübergestellt. In einer separaten Messung werden die nötigen Materialparameter, d.h. Dichte, Dämpfung und Schallgeschwindigkeit, bestimmt. Als Randbedingung für die Simulation dient das Geschwindigkeitsprofil des Ultraschallwandlers.
Baierl, K.
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Knochenschall – Ein Modell des menschlichen Schädels zur Bestimmung von Schädelschwingungen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
H. Taschke, K. Baierl and H. Hudde
[A]
Die Knochenschalleitung ist im allgemeinen bei gesundem Gehör gegenüber der Luftschalleitung nur von sehr geringer Bedeutung. Es gibt allerdings eine Reihe praktisch relevanter Situationen, in denen die Knochenschalleitung nicht mehr zu vernachlässigen oder gar dominant ist, wie beispielsweise beim Tragen von Gehörschützern, beim Hören über Kopfhörer, Hörgeräte oder Knochenleitungshörgeräte sowie bei der Audiometrie mittels Knochenleitungshörern. Die genauen Mechanismen der Knochenschalleitung sind noch weitgehend unbekannt. Bisher existiert kein Modell des Knochenschalls, das auf gesicherten physikalischen Erkenntnissen der Schwingungmoden der beteiligten Strukturen beruht. Grundlegend für ein solches Modell ist die Kenntnis darüber, wie das das Hörorgan umgebende Gewebe, das Felsenbein, unter verschiedenen, anwendungsabhängigen Randbedingung schwingt. Das im Vortrag vorgestellte Finite Elemente-Modell dient dazu, die Schwingungsmuster des gesamten Schädels bei unterschiedlichen akustischen und mechanischen Anregungsformen vorherzusagen. Mit seiner Hilfe können die für die Einleitung des Knochenschalls in das Gehör maßgeblichen Schwingungsformen des Felsenbeins bestimmt werden. Für die Güte der Modellvorhersagen ist entscheidend, daß die Geometrie und die mechanischen Eigenschaften des Schädels mit hinreichender Genauigkeit modelliert werden. Limitiert wird dies in erster Linie durch die Genauigkeit der zugrundeliegenden Daten. Insbesondere die Beschaffung genauer Werte für mechanische Parameter erweist sich als schwierig. Bei der Verwendung der geometrischen Daten ist neben deren Auflösung auch die maximal zur Verfügung stehende Rechnerkapazität ein limitierender Faktor. Im Vortrag werden daher die Gewinnung und die Verarbeitung der geometrischen und mechanischen Daten für das Schädelmodell dargestellt. Vom Modell berechnete Schwingungsformen des Schädels werden vorgestellt.
Bailer, W.
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Einsatz von MPEG-7 für die Entwicklung von akustischen Klassifikationssystemen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
B. Rettenbacher, W. Bailer and P. Schallauer
[A]
Für die Entwicklung von akustische Klassifikationssystemen wird eine Vielzahl unterschiedlicher Geräusche aufgezeichnet, die danach verschiedenen Signalklassen zugeordnet werden. Auf diese Weise werden die, für die Klassifikation nötigen Trainingsdaten erhalten. Da es nicht immer möglich ist, ein Geräusch einer einzigen Klasse zuzuordnen, wird deshalb oft eine subjektive Zuordnung vorgenommen. Dabei ermöglicht eine Beschreibung der Geräusche durch Deskriptoren unterschiedlicher Abstraktionsgrade eine vielschichtigere Einordnung der Geräusche. Weiters sind auch die Qualität und die temporale Struktur der Geräusche von zentraler Bedeutung, weshalb die Beurteilung und die Segmentierung der Geräusche in die Beschreibung einfließen müssen.
MPEG-7 ist ein Standard zur Ergänzung von Multimedialen Daten um Metainformationen, der 2002 von der Moving Picture Experts Group, kurz MPEG-Group verabschiedet wurde. MPEG-7 Daten werden wahlweise in einem XML-Dokument oder einer binären Repräsentation gespeichert. Für die Beschreibung von Audiosignalen existiert eine Reihe von MPEG-7-Deskriptoren, wobei innerhalb des Standards eigene Deskriptoren definiert werden können, um MPEG-7 Beschreibungen für die Anforderungen in den jeweiligen Applikationen zu erweitern.
Im Vortrag wird die Eignung von MPEG-7 für die Beschreibung von Audiosignalen in akustischen Klassifikationssystemen erläutert, wobei besonders die Aspekte Mehrkanalaufzeichnung, Beschreibung der Aufnahmesituation (Ort, Umweltparameter, Aufzeichnungssystem und Sensorik), Segmentierung, Signalqualität und Signalbearbeitung betrachtet werden.
Bailes, J.
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Synthetische Vokale als Summe von modulierten Sinustönen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
S. Uppenkamp, A. Kothari, J. Bailes and R.D. Patterson
[A]
Ziel der Arbeiten ist, mit funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) durch den Kontrast der Aktivierung durch Vokale und durch geeignete, physikalisch ähnliche Kontrollstimuli (Nicht-Vokale) den Ort einer sprachlautspezifischen Verarbeitung im menschlichen Gehirn zu finden. Die Vokale wurden als Summe von vier Sinusschwingungen bei den ersten vier Formantfrequenzen synthetisiert. Mit unmodulierten Sinustönen ergeben sich dabei keine sprachähnlichen Signale. Mit einer sich periodisch wiederholenden, exponentiell abklingenden Einhüllenden (''damped sinusoid'') werden die Signale jedoch eindeutig als Vokale identifiziert, wenn die Periode der Einhüllenden im Bereich von etwa 80-250Hz liegt, und damit also einer realistischen Tonhöhe für menschliche Stimmen entspricht. Durch eine Randomisierung der Parameter (1) Einhüllenden-Onset und (2) Trägerfrequenzen über die Zeit wurden mit diesem Ansatz verwandte Signale gleicher Energie synthetisiert, die überhaupt nicht mehr wie Vokale klingen. Zur Evaluierung der Signale wurden psychoakustische Diskriminations- und Vokal-Identifikationsexperimente durchgeführt. Mit Hilfe eines Paarvergleichsexperimentes wurden dann insgesamt 18 unterschiedliche, aber eng verwandte Schallbedingungen auf einer relativen Skala der Sprachähnlichkeit angeordnet. Die psychoakustischen Ergebnisse zeigen für die synthetischen Vokale eine zuverlässige Vokalidentifikation und eine brauchbare Sprach-Qualität. Erste Ergebnisse in einem fMRT Experiment bestätigen auch für die so synthetisierten Sprachlaute eine zur linken Hemisphäre hin lateralisierte Aktivierung, posterior zum primären auditorischen Kortex.
Baillet, S.
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Is the auditory continuity illusion based on a change-detection mechanism? A MEG study [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Pressnitzer, R. Ragot, A. Ducorps, D. Schwartz and S. Baillet
[A]
This study investigates neural correlates of the auditory continuity illusion, using the magnetoencephalography brain-imaging technique (MEG). Four types of sounds were presented to listeners: 1) a continously amplitude-modulated noise; 2) the same modulated noise interrupted by a brief silent gap; 3) the modulated noise interrupted by a louder, unmodulated noise burst; 4) the unmodulated noise burst alone. In condition 3), listeners report hearing a continous modulation even though it is physically interrupted by the unmodulated noise burst: a case of illusory auditory continuity. A whole-head MEG system with axial gradiometers (CTF Omega 151) recorded brain activity when listeners attended passively to the stimuli. Here we report analysis on individual channels, averaged across 15 listeners. The amplitude-modulated noise produced a correspondingly modulated magnetic activity, the well-known auditory steady-state response. However, the illusory modulation did not produce such a steady-state response. A possible neural correlate of the illusion was found in transient evoked responses. When a physical change in the stimulus was linked to a perceptual onset, oscillatory activity in the gamma-band range as well as slow evoked potentials were observed. In the case of the illusion, where a physical change in the stimulus was not accompanied by a perceptual onset, these neural responses were largely reduced or absent. An interpretation of our findings is that the continuity illusion is based on the suppression of a putative onset/change processing mechanism, involved in the perceptual organisation of auditory scenes.
Bailliet, H.
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Analytical solution for multi-modal acoustic propagation in circular ducts with Poiseuille flow [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Boucheron, H. Bailliet and J.-C. Valière
[A]
An analytical solution for the propagation of sound
in circular ducts in the presence of laminar mean flow is derived.
This solution, using Kummer's formalism, generalizes previous
results found by Gogate and Munjal in the particular case of
axi-symmetric modes [J.S.V. 1993 160(3), 465-484].
Connections between the solution and already known solutions of
more particular cases will be shown.
The dispersion equation is established which allows
the calculation of propagation constant. The knowledge of
propagation constant allows in turn to calculate acoustic pressure
profiles. The evolution of propagation constant and acoustic
pressure profile with Mach number and working frequency will be
presented and discussed. These results are satisfactorily compared
with previous numerical simulations.
Dispersion curves will also be presented non only
for non-radial modes (as previously done by Bihhadi and Gervais
[Acta Acustica 1994 2, 343-357] but also for radial
modes. It appears that the effect of shear flow is strongly linked
to the radial order of the propagating mode.
Bailly, C.
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Stability of a slowly diverging axisymmetric jet in the presence of a coflow [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
V. Fleury and C. Bailly
[A]
The acoustic emission of supersonic sheared flows is known to be mainly due to instability waves as shown by Tam & Burton (1984). However, this noise mechanism is still debated for subsonic flows, see e.g. Crighton & Huerre (1990).
With this aim in view, the linear stability of a round incompressible jet is investigated. A tangent hyperbolic velocity profil controlled by the parameter
Ru = (Uj-Uinf)/(Uj+Uinf) is chosen with Uj and Uinf the speeds of the jet and the peripherical flow respectively. The long time behavior of small amplitude perturbations of the axially slowly divergent free jet, i.e. for Ru = 1, has been recently predicted by Cooper & Crighton (2000) thanks to the global linear stability theory. In the present work, both cocurrent (Ru1) and countercurrent (Ru1) configurations are investigated.
First, a local stability analysis along the jet axis is performed. The instability is searched as a normal mode of complex pulsation, complex streamwise wave number and azimutal number n. We focus on absolute instability modes. Critical Ru parameters delimiting absolute stable and unstable behavior
are calculated. Thus the axisymetric mode n = 0 is found unstable on a bounded axial range for Ru Ruc0 =1.191. In the case n = 1, we exhibit a threshold
Ruc1 = 1.388.
Global linear stability criteria are then applied and the critical global parameter Rucg is calculated at leading order in function of the ratio between the initial momentum thickness and the jet diameter. Our results are compared to Strykowsky & Niccum's (1991) experimental data.
Bake, F.
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Entropieschall – Eine Parameterstudie zur Entstehung von indirektem Verbrennungsschall [DAGA 2007 (Stuttgart)]
F. Bake, U. Michel and I. Röhle
[A]
In Verbrennungssystemen wie zum Beispiel in Triebwerken unterscheidet man zwischen direktem Verbrennungsschall, der an den instationären Verbrennungsprozess bzw. an die instationäre Wärmefreisetzung gekoppelt ist, und indirektem Verbrennungsschall oder auch Entropieschall. Entropieschall entsteht durch beschleunigte Temperatur- bzw. Entropiestörungen im Brennkammerausritt (Ausströmung mit Ma=1) von Triebwerken. Die somit beschleunigten Entropiewellen verursachen dann eine Massenstromschwankung (Monopolquelle) sowie eine Impulsstromschwankung (Dipolquelle).
Der Einfluss verschiedener Parameter auf die Entstehung von Entropieschall oder auch indirektem Verbrennungsschall wurde untersucht. Dafür wurde ein generischer Referenzversuch, genannt Entropiewellengenerator (EWG), aufgebaut, bei dem in einer Rohrströmung durch elektrisches Heizen von sehr dünnen Platindrähten künstlich Entropiewellen eingebracht werden. Stromab des Heizmoduls wird die Strömung in einer konvergent-divergenten Düse auf eine Machzahl von bis zu Ma = 1,2 beschleunigt. Der entstehende Entropieschall wird dann in dem Rohrabschnitt stromab der Düse mit wandbündig eingebauten Mikrofonen erfasst und aufgezeichnet. Der Versuchsstand ermöglicht die Variation vieler verschiedener Parameter, wie Massenstrom, Düsenmachzahl, Heizleistung, Lauflänge zwischen Heizmodul und Düse sowie Art der Anregung (periodisch, pulsartig oder kontinuierlich). Die Ergebnisse zeigen einen etwa linearen Anstieg der Entropieschallamplitude mit der Amplitude der Temperatur- bzw. Entropiestörung sowie einen Anstieg des Entropieschalls mit der Düsenmachzahl. Die Resultate wurden mit einer eindimensionalen Theorie zur Vorhersage von Entropieschall verglichen und zeigen zum Teil eine gute Übereinstimmung.
Das erhöhte Interesse an den Enstehungsmechanismen von Entropieschall begründet sich auf der großen Bedeutung für die Gesamtschallabstrahlung von Brennkammersystemen. Durch die erreichten Lärmreduktions-Maßnahmen an den verschiedenen Komponenten des Triebwerks, z. B. beim Bläserdesign oder im Bereicht des Strähllärms durch Vergrößerung des Mantelstroms, gehört Brennkammerlärm zu den zukünftig potentiell relevante Triebwerksschallquellen.
Balan, R.
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Scalable Audio Source Separation in the Presence of Noise [DAGA 2003 (Aachen)]
J. Rosca, R. Balan and S. Rickard
[A]
Real blind source separation scenarios are rarely ``square'' (have equal number of sources as the number of sensors). On the contrary, situations constantly vary between the so called ``degenerate'' case (more sources than sensors) and the over specified case (less sources than sensors). By being able to deal evenly with such cases and with the presence of noise, the present blind source separation approach opens the door to audio source separation in realistic scenarios. We consider an additive noise mixing model with an arbitrary number of sensors and possibly more sources than sensors, where sources are disjointly orthogonal, i.e. they have mutually disjoint supports of the windowed Fourier transform. The approach estimates the model in the presence of noise under the direct-path far-field assumptions by maximum likelihood. We present the relationship between our solution and classical superdirective beamformers. The implementation of the derived criterion essentially iterates two steps: (1) partitioning of the time-frequency plane for separation, and (2) optimization of the mixing parameter estimates. The solution is applicable to an arbitrary number of microphones and sources, with no prior knowledge about the sources. Experimentally, we show the capability of the technique to separate multiple simultaneous voices from two, four, six and eight channel recordings in the presence of noise.
Balasubramanian, G.
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Untersuchung der Kopplungseffekte Innenraum-Kofferraum beim Schiebedachwummern an Hand eines SAE-Modells [DAGA 2007 (Stuttgart)]
R. Blumrich, B. Crouse, D. Freed, A. Hazir and G. Balasubramanian
[A]
Das Schiebedachwummern ist bei Pkw ein starker Effekt mit zum Teil erheblicher Minderung des Insassenkomforts. Hierbei wird die Luftmasse im Innenraum des Pkw durch die Überströmung der Öffnung zu Schwingungen angeregt und bei passender Geschwindigkeit in Resonanz gebracht. Die Kopplung des Innenraums mit dem Kofferraum hat einen Einfluss auf diesen Effekt. Zum besseren Verständnis dieses Einflusses und für die richtige Simulation des Wummerns sind mit einem SAE-Fahrzeugmodells mit Schiebedachöffnung und Hohlraum in verschiedenen Konfigurationen experimentelle Untersuchungen durchgeführt worden, begleitet durch entsprechende Simulationen. Die Trennwand zwischen Innenraum und Kofferraum wurde u. A. in starrer Ausführung mit und ohne definierte Verbindungsluftkanäle und als flexible Wand eingesetzt. Hiermit konnten Kopplungseffekte über Luft und über die Trennwand untersucht werden. Es werden die Ergebnisse dieser Untersuchungen und Vergleiche zwischen Experiment und Simulation gezeigt.
Balazs, P.
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Verwendung der zeitlichen Rücktransformation zur Berücksichtigung der Kausalität in Spektren mehrdimensionaler Fourier Transformationen [DAGA 2003 (Aachen)]
H. Waubke and P. Balazs
[A]
Üblicherweise wird die Fourier, Hankel oder Mellin Transformation für die Transformation räumlicher Koordinaten partieller Differentialgleichungen der Dynamik angewendet. Für die zeitliche Transformation transienter Vorgänge wird üblicherweise die Laplace Transformation und für stationäre Signale die Fourier Transformation angewendet. Im weiteren soll ein einheitliches Vorgehen beschreiben werden, bei dem die Differentialgleichungen unabhängig von der Belastung in orthogonalen Koordinaten entwickelt werden und anschließend die Fourier Transformation auf alle räumlichen und die zeitliche Koordinate angewandt wird. Das lineare partielle Differentialgleichungssystem wird dabei in ein lineares Gleichungssystem überführt und sowohl homogene als partikuläre Lösung durch Matrizenrechung bestimmt. Die zeitliche Kausalität wird erreicht, indem das Spektrum zeitlich rücktransformiert wird. Nach der eindimensionalen Rücktransformation liefert die partikuläre Lösung Funktionen, die antisymmetrisch in der Zeit sind. Diese können mit Hilfe der homogenen Lösung, die symmetrische Lösungen liefert, in einseitige Funktionen umgerechnet werden. Eine Rücktransformation ist nicht erforderlich lediglich die Koeffizienten der homogenen Lösungen werden bestimmt. Sollen spektrale Greensche Funktionen bestimmt werden, so ist es erforderlich die räumliche Rücktransformation durchzuführen. Erst an dieser Stelle wird durch Koordinatentransformation im Spektrum die zweckmäßige Form der Rücktransformation festgelegt. Die Hermitesche Eigenschaft der Fourier Transformation sind dabei hilfreich die richtigen Schnitte an den Verzweigungen der singulären Integrale festzulegen. Das Konzept wird auf das isotrope und orthotrope Kontinuum und auf die Plattengleichung unter dynamischer Belastung angewendet.
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Phasenanalyse mit akustischen Anwendungsbeispielen [DAGA 2003 (Aachen)]
P. Balazs, H. Waubke and W. Deutsch
[A]
Diese Arbeit faßt die mathematische Grundlagen der Phasenbestimmung in der Signalverarbeitung (mittels der STFT und der Wavelet Analyse) zusammen. Die Methoden des ''Phase Locking'' (''Phasensperre'') und ''Phase Unwrapping'' (''Phasen entzerrung'') werden formuliert, und es wird eine explizite Formel für die entzerrte kontinuierliche Phase angegeben. Da gezeigt wird, daß die Phaseninformation für Werte mit kleinen Amplituden beliebig ist, wird eine Methode (''Phase Thresholding'') vorgeschlagen, die Phaseninformation mit der Amplitudeninformation zu gewichten. Die Einflüsse der Fensterung (in der STFT) auf die Phasenanalysen sind noch zu untersuchen, diese Arbeit kann eine erste Abschätzung dazu geben. Ein Vergleich der Phaseninformation aus der STFT und der Wavelet Analyse zeigt Vorteile der Wavelets, liefert aber auch ein Werkzeug, mittels der STFT die Teilfrequenz eines Signals genauer zu bestimmen. Die mathematischen Abhandlungen werden durch Beispiele und Anwendungen aus der akustischen Signalverarbeitung unterstützt.
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Ein 3D-Modell zu Berechnung der Ausbreitung von Erschütterungen in Bodenschichten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
H. Waubke, W. Kreuzer and P. Balazs
[A]
Modelle, mit deren Hilfe die Ausbreitung von Erschütterungen in Böden
untersucht werden können, werden durch den vermehrten Aus- und Neubau
von (Hochleisungs-)Bahnstrecken in der unmittelbaren Nähe von
Wohngebieten immer wichiger. Ein Problem, das sich bei der Konstruktion
solcher Modelle ergibt, ist die Tatsache, dass Materialparameter
für Bodenschichten nur sehr schwer bestimmt werden können.
Es wurde ein Modell basierend auf Fourier-transformierten finiten Elementen
entwickelt, mit dem es möglich ist, stochastische Materialparameter
zu verwenden, und mit dessen Hilfe, die Ausbreitung von Vibrationen
in verschieden Bodenschichten simuliert werden kann. Zusätzlich ist es
möglich, in diesem Modell auch bewegte Lasten zu verwenden, womit
Erschütterungen, die durch Züge oder schwere Lastwägen ausgelöst werden, zu
simulieren.
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Effiziente Implementierung eines stochastischen Modells zur Berechnung von Erschütterungen in Böden und Fluiden [DAGA 2006 (Braunschweig)]
W. Kreuzer, H. Waubke and P. Balazs
[A]
Bei der Berechnung der Ausbreitung von Wellen in Böden und Fluiden ist es
bedingt durch die Tatsache, dass Materialparameter für Bodenschichten
sehr schwer zu bestimmen sind, notwendig, stochastische Modelle zu verwenden.
Der grosse Nachteil eines dieser Modelle ist die hohe Dimension der
Gleichungssysteme, die im Zuge der Berechnung gelöst werden müssen.
Um dieses System dennoch effizient lösen zu können, wird eine Strategie
verwendet, die das System in deterministische und stochastische
Komponenten zerlegt, und mit Hilfe einer Iteration eine effiziente Lösung
ermöglicht.
Balci, R.
Balduin, W.
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VDA-Spezifikation für Kfz-Freisprecheinrichtungen [DAGA 2002 (Bochum)]
H.W. Gierlich, F. Kettler, W. Balduin, H. Best, M. Dietz, G. Eisner, A. Hanke, B. Heise and M. Schaible
[A]
Die im Rahmen des VDA Arbeitskreises ''Autotelefon'' entwickelte Spezifikation definiert Anforderungen und Messverfahren für Kfz-Freisprecheinrichtungen sowie für Mikrofone zum Einsatz für Kfz-Freisprecheinrichtungen. Sie beinhaltet sowohl die Anforderungen für ab Werk verbaute Einrichtungen als auch für Nachrüstlösungen. Alle Tests dieser Spezifikation werden unter Einbeziehung der akustischen Schnittstelle (Mikrofon/Lautsprecher) durchgeführt. Zusätzlich zu den Standard-Telefonometrie-Parametern werden spezielle Tests beschrieben, die wichtige Parameter in der Gegensprechsituation sowie zur Hintergrundgeräuschübertragung beschreiben. Im Vortrag wird diese Spezifikation erläutert. Das Hauptaugenmerk richtet sich hierbei auf die Beschreibung Testumgebung, der wesentlichen Parameter sowie Erläuterungen zur Ableitung der Grenzwerte.
Ballagh, K.
Baller, J.
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Generalized Cauchy Relation for elasticity of amorphous material [DAGA 2002 (Bochum)]
A. Le Coutre, J. Baller, T. Britz and J. Krüger
[A]
The transition from a simple liquid into the amorphous solid state is accompanied by the appearance of a shear modulus in addition to the longitudinal modulus. Based on Brillouin spectroscopy we will show that this apparent increase of the number of independent elastic coefficients remains virtual because a linear relationship between the elastic moduli exists, which in turn reduces the number of independent elastic constants to the number of one again. This linear relationship is a generalization of the well known Cauchy relation which usually only fits under special restrictions. The scope of validity of this linear relation will be discussed empirically on the base of Brillouin spectroscopy results of quite different materials
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Hypersonic properties as a sensitive probe for the thermal glass transition [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Baller, A. Le Coutre and J. Krüger
[A]
During virtrification of liquids predominantly the mechnical properties are changed. This is especially reflected by specific changes of the static and / or dynamic hypersonic properties close to the quasi-static freezing temperature. We present the Brillouin-technique as a powerful method for investigating glass formers in order to determine linear and non-linear elastic properties in the hypersound (GHz) regime. Using these high frequencies, both longitudinal and shear modulus can be measured - even in the liquid phase. Measurements of hypersonic properties of some amorphous and semi-crystalline materials during glass formation are presented. They will be used in order to discuss the nature of the canonical glass transition.
Balmer, M.
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Summation der Lärmbelastung von zivilem und militärischem Fluglärm [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Balmer and A. Seiler
[A]
In der schweizerischen Lärmschutz-Verordnung wird in den Anhängen 5 und 8 die Ermittlung und Beurteilung für zivile resp. militärische Flugplätze unterschiedlich geregelt. Im Raum Zürich befindet sich ein Gebiet, welches sowohl vom Fluglärm eines zivilen (Kloten) als auch eines militärischen (Dübendorf) Flugplatzes betroffen ist. Die heutige Vollzugspraxis der getrennten Beurteilung unterbewertet die tatsächliche Störwirkung. Das Bundesgericht verlangt in seinem Entscheid vom 8.12.2000 die Ausarbeitung eines konkreten Beurteilungsverfahrens für diese Art von Doppelbelastung. Dabei sollte geltendes Recht beibehalten werden (Rechtssicherheit). Die Charakteristik der Gesamtfluglärmbelastung verändert sich im Raum zwischen den beiden Flugplätzen, von einer rein zivilen über eine echte Doppelbelastung zu einer rein militärischen. Mittels einer Situationsanalyse wurden Kriterien für eine Grenzziehung zwischen den einzelnen Beurteilungsbereichen ausgearbeitet und es konnte eine konkrete auf die bestehenden Verfahren aufbauende Ermittlungs- und Beurteilungsmethode für die Bereiche mit echter Doppelbelastung vorgelegt werden. Es ist vorgesehen, diese Methode in einer Vollzugshilfe zu verankern.
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Monitoring der Umweltauswirkungen der flankierenden Massnahmen zur Verlagerung des alpenquerenden Güterschwerverkehrs in der Schweiz [DAGA 2005 (München)]
M. Balmer, K. Ingold, M.-H. Schaffner, K. Kammer and H. Bögli
[A]
Beim Strassenverkehr (bzw. Eisenbahnverkehr) leiden 25% (bzw. 5%) der Schweizer Bevölkerung tagsüber an Lärmimmissionen, die über den Grenzwerten der Lärmschutz-Verordnung (LSV) für Wohnzonen liegen. Trotz Erfolgen in der Emissionsbegrenzung bei Fahrzeugen im Strassenverkehr führt die Verkehrszunahme zu einer Mehrbelastung der Bevölkerung. Einen wesentlichen Beitrag steuert dabei der Güterschwerverkehr bei.
Das Projekt ''Monitoring flankierende Massnahmen Umwelt (MFM-U)'' untersucht die Umwelt-Auswirkungen des Landesverkehrsabkommens mit der EU sowie der flankierenden Massnahmen zur Verlagerung des alpenquerenden Güterschwerverkehrs. Für das Umweltmonitoring wurden die Bereiche der Luftverschmutzung, des Lärms des Strassen- und Schienenverkehrs und die Auswirkungen auf Natur, Landschaft, Raumentwicklung und Bevölkerung festgelegt.
Das Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL) ist für die Überwachung des Strassenlärms zuständig. Zu diesem Zweck wurden entlang der schweizerischen Nord-Süd-Haupttransitrouten A2 (Gotthard) und A13 (San Bernardino) sechs autobahnnahe Messstationen aufgestellt, die seit Beginn 2003 die Luft- und Lärmbelastung zusammen mit Verkehrs- und Meteodaten rund um die Uhr aufzeichnen. Die Messstationen werden durch die Kantone betrieben und die Messdaten an eine Messdatenzentrale weitergeleitet. Diese liefert die Daten an die zuständigen Bundesstellen und stellt die Grundlagen für weitergehende Projekte und Auswertungen zur Verfügung.
Ergänzt werden diese Messungen durch spezielle Untersuchungen von IFEC Consulenze (1) und Modellierungen der EMPA (2), um den Anteil des Güterschwerverkehrs an den Lärmemissionen bzw. Immissionen genauer bestimmen zu können. Die gemessenen Daten dienen unter anderem der Überprüfung der berechneten Emissionen.
(1) Siehe Beitrag ''Untersuchung auf LKW-sensible akustische Merkmale'', D.Bozzolo et al.
(2) Siehe Beitrag ''Schätzung der mittleren akustischen Leistungen von Personen und Lastwagen anhand von quellennahen Strassenlärmimmissionsmessungen'', K.Heutschi
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SANCTE: Eine standardisierte Testumgebung zur Überprüfung von Fluglärmberechnungsprogrammen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
W. Krebs, E. Lobsiger and M. Balmer
[A]
Die Ermittlung der Lärmbelastung durch Fluglärm erfolgt vorwiegend mit Hilfe entsprechender Berechnungsverfahren. Wegen den weitreichenden rechtlichen und wirtschaftlichen Folgen der darauf basierenden raumplanerischen Entscheide werden hohe Anforderungen an die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der hierzu verwendeten Berechnungsprogramme gestellt. Da sich die heute im Gebrauch befindenden Programme sowohl bezüglich der verwendeten Inputdaten wie auch bezüglich der Rechenmethoden und Datenformate stark unterscheiden, ist es sehr schwierig, die Gleichwertigkeit verschiedener Programme zu beurteilen. Um die Vergleichbarkeit unterschiedlicher Fluglärmberechnungsprogramme zu erleichtern hat das BUWAL die Entwicklung einer Testumgebung in Auftrag gegeben, mit deren Hilfe ein systematischer Vergleich verschiedener Verfahren erleichtert werden soll.
Mit Hilfe der Testumgebung 'Swiss Aircraft Noise Calculation Test Environment' (SANCTE) sollen unterschiedliche Verfahren und Programme zur Ermittlung von Fluglärmbelastungen in einer standardisierten Art überprüft und beurteilt werden können. Hierzu werden in mehreren Datensätzen alle für die Berechnung von Fluglärmbelastungen erforderlichen Informationen bereitgestellt, um eindeutige und vergleichbare Berechnungen durchzuführen. SANCTE soll für verschiedene Implementationen von Fluglärmberechnungsprogrammen anwendbar sein. Die Daten werden deshalb so definiert, dass sie mit vertretbarem informatischem Aufwand in die spezifischen Formate der zu testenden Programme umgewandelt werden können.
Neben der Bereitstellung von standardisierten Inputdaten werden in SANCTE auch Kennwerte zu den für eine eindeutige Berechnung massgebenden Randbedingungen vorgegeben. Zur Erleichterung der Vergleichbarkeit unterschiedlicher Berechnungen werden zudem Minimalanforderungen an die Ausgabeformate der Berechnungsresultate festgelegt.
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Empfehlung für Fluglärmberechnungsverfahren unter Beachtung der Methodenfreiheit: Initiierung einer standardisierten Testumgebung (SANCTE) [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Balmer, H. Bögli, F. Abbühl, D. Hiltbrunner and W. Krebs
[A]
Fluglärmimmissionen werden gemäss schweizerischer Lärmschutz-Verordnung (LSV) grundsätzlich rechnerisch ermittelt. Dies schliesst eine Ermittlung via Messungen zwar nicht vollkommen aus, dennoch kommt der Berechnung ein grosser Stellenwert zu. Die LSV schreibt denn auch vor, dass die Berechnungen nach dem anerkannten Stand der Technik durchzuführen sind und übergibt dem Bundesamt für Umwelt BAFU (vor 1.1.2006: Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft BUWAL)die Aufgabe, geeignete Berechnungsverfahren zu empfehlen. Zur Ausarbeitung einer entsprechenden Empfehlung wurde eine Arbeitsgruppe eingesetzt. Darin sind die wichtigsten involvierten Bundesstellen vertreten, sowie Entwickler und Nutzer von Fluglärmberechnungsprogram-men.
Die Arbeitsgruppe geht von folgender Ausgangslage aus: Berechnungen werden heute mit den beiden Programmen FLULA der EMPA sowie dem IMMPAC durchgeführt, einer unab-hängigen Entwicklung des Physikers E. Lobsiger. Keines von beiden gilt als schweizeri-sches Referenzprogramm.
U. a. werden folgende Zielsetzungen für die Empfehlung angestrebt: Unter Beachtung der Methodenfreiheit soll kein Referenzverfahren festgelegt werden. Aus Gründen der Voll-zugskontinuität sollen die beiden Programme FLULA und IMMPAC Eingang in die Empfeh-lung finden. Darüber hinaus sollen nach gängigen Normen erstellte Verfahren aufgenommen werden. Damit soll die Möglichkeit Fluglärmimmissionen zu berechnen, nicht von staatlicher Seite auf zwei Bü-ros begrenzt werden. Um die Gleichwertigkeit verschiedener Verfahren bzw. Programme in Bezug auf rechtlich relevante Ergebnisse sicher zu stellen, sollen verschiedene Instrumente zur Verfügung gestellt werden. Eines davon ist eine standardisierte Testumgebung (SANCTE). Siehe Beitrag ''SANCTE: Eine standardisierte Testumgebung zur Überprüfung von Flug-lärmberechnungsprogrammen'' von W. Krebs et al.
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Lärmdatenbank Schweiz (LDBS) - Flächendeckendes Monitoring der Lärmbelastung in der Schweiz [DAGA 2007 (Stuttgart)]
K. Ingold, T. Meloni, M. Balmer, H. Bögli and F. Fischer
[A]
Die Lärmbekämpfung in der Schweiz hat über die letzten zwanzig Jahre grosse Anstrengungen unternommen, um übermässig lärmige Anlagen zu sanieren. Trotzdem ist das Wissen über die Lärmbelastung in der Schweiz lückenhaft. Zwar ist für Strassen, Eisenbahnen und Flugplätzen eine Darstellung der Lärmbelastungen mittels Lärmbelastungskataster vorgeschrieben, doch sind diese primär ein Arbeitsmittel zur Lärmsanierung und die Informationen beschränken sich aufgrund der gesetzlichen Vorgaben auf die Angabe von Grenzwertüberschreitungen.
Das Bundesamt für Umwelt hat daher im Jahre 2002 ein Pilotprojekt mit dem Ziel initiiert, eine Lärmdatenbank für die gesamte Schweiz (LDBS) auf Basis eines Geographischen Informationssystems zur erstellen. Neben der Lärmbelastung aus Strassen, Eisenbahnen und Flugplätzen können damit auch Informationen über getätigte und geplante Lärmschutzmassnahmen sowie Aussagen zu den gesundheitlichen und wirtschaftlichen Auswirkungen von Lärm gemacht werden. Das System wird sodann eine wichtige Rolle bei der Evaluation von Kosten und Nutzen zukünftiger Lärmschutzszenarien spielen. Daneben ist die LDBS EU-kompatible, da Erhebung und Verarbeitung von Daten gemäss der EU-Umgebungslärmrichtlinie 2002/49/EG möglich sind.
Die LDBS enthält zwei Genauigkeitsstufen (GS): Eine Übersichtsvariante (GS1) liefert für die Gesamtschweiz anhand von schnell zugänglichen Daten des Bundes globale Aussagen zur Lärmbelastung. Die Detailvariante (GS2) erhebt von ausgewählten Gebieten in der Schweiz genauere Daten, womit die Genauigkeit der gesamtschweizerischen Aussagen weiter gesteigert werden kann.
Das Pilotprojekt wurde im März 2007 erfolgreich abgeschlossen und erste statistische Auswertungen über die Lärmbelastung in der Schweiz liegen vor. Neben weiteren Analysen ist geplant, das Projekt in einer zweiten Phase weiter zu entwickeln, um die Datengenauigkeit zu erhöhen und weitere Lärmarten zu berücksichtigen
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Standardisierte akustische Quellendaten für Fluglärmberechnungen (SAND) [DAGA 2007 (Stuttgart)]
W. Krebs, M. Balmer and E. Lobsiger
[A]
Die Ergebnisse von Fluglärmberechnungen, welche mit unterschiedlichen Programmen durchgeführt wurden, weichen oft markant voneinander ab. Den grössten Einfluss auf die resultierende Belastung haben dabei die den einzelnen Flugzeugtypen zugeordneten akustischen Quellendaten. Die von Berechnungsprogrammen verwendeten Quellendaten sind jedoch meistens programmspezifisch und können wegen den unterschiedlichen Datenstrukturen nicht ohne Weiteres miteinander verglichen oder gar von anderen Programmen verwendet werden. Um sicher zu stellen, dass Fluglärmberechnungen, welche mit unterschiedlichen Rechenverfahren durchgeführt werden, gleichwertige Ergebnisse liefern, hat das Bundesamt für Umwelt BAFU die Entwicklung eines zentralen, nicht programmspezifischen Datensatzes in Auftrag gegeben (Siehe Beitrag von M.Balmer et al., SAND: Empfehlung Fluglärmberechnungsverfahren).
Mit dem neu entwickelten Quellendatensatz SAND (Swiss Aircraft Noise Database) werden die für Fluglärmberechnungen relevanten akustischen Kennzahlen in einer allgemeinen, maschinenlesbaren Form bereitgestellt. Der Datensatz wurde unabhängig von real existierenden Berechnungsprogrammen entwickelt und enthält alle für eine Fluglärmberechnung erforderlichen akustischen Kennzahlen. In der bereitgestellten Form können die Daten nicht direkt mit real existierenden Rechenverfahren verwendet werden. Vielmehr sollen mit Hilfe der vorgegebenen Kennzahlen die in einzelnen Programmen eingesetzten Quellenmodelle derart modifiziert und kalibriert werden, dass mit den zum jeweiligen Rechenverfahren gehörenden Datensätzen die vorgegebenen Kennzahlen möglichst genau wiedergegeben werden. Die Struktur und Darstellungsform der Quellendaten werden vorgestellt und es werden einzelne Beispiele präsentiert.
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Swiss Aircraft Noise Database (SAND) als Teil der Empfehlung für Fluglärmberechnungsverfahren [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Balmer, F. Abbühl, D. Hiltbrunner and W. Krebs
[A]
Fluglärmimmissionen werden gemäss schweizerischer Lärmschutz-Verordnung (LSV) grundsätzlich rechnerisch ermittelt. Dies schliesst eine Ermittlung via Messungen zwar nicht vollkommen aus, dennoch kommt der Berechnung ein grosser Stellenwert zu. Die LSV übergibt dem Bundesamt für Umwelt BAFU die Aufgabe, geeignete Berechnungsverfahren zu empfehlen.
Die Arbeitsgruppe zur Ausarbeitung einer entsprechenden Empfehlung geht von folgender Ausgangslage aus: Berechnungen werden heute mit den beiden Programmen FLULA der EMPA sowie dem IMMPAC durchgeführt, einer unabhängigen Entwicklung des Physikers E. Lobsiger. Keines von beiden gilt als schweizerisches Referenzprogramm.
U. a. werden folgende Zielsetzungen für die Empfehlung angestrebt: Unter Beachtung der Methodenfreiheit soll kein Referenzverfahren festgelegt werden. Aus Gründen der Vollzugskontinuität sollen die beiden Programme FLULA und IMMPAC Eingang in die Empfehlung finden. Darüber hinaus sollen genormte Verfahren aufgenommen werden. Damit soll die Möglichkeit Fluglärmimmissionen zu berechnen, nicht von staatlicher Seite auf zwei Büros begrenzt werden.
Um die Gleichwertigkeit verschiedener Verfahren bzw. Programme in Bezug auf rechtlich relevante Ergebnisse sicher zu stellen, wurden mit der standardisierten Testumgebung SANCTE verschiedene Programme miteinander verglichen. Die Bereitstellung von standardisierten akustischen Quellendaten Swiss Aircraft Noise Database SAND als zwingend notwendiger Teil der Empfehlung für Fluglärmberechnungsverfahren ergab sich als ein Fazit aus diesen Vergleichsrechnungen (1). Siehe Beitrag von W. Krebs et al.
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(1)Siehe DAGA-Beitrag ''Standardisierte Quellendaten für Fluglärmberechnungen (SAND)'' von W. Krebs et al.
Balogh, K.
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An operationally applicable tool for sound immission evaluation including the atmospheric excess attenuation of sound [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Ziemann, K. Balogh, A. Pittelkau, K. Arnold and A. Raabe
[A]
An important task of the environmental protection is the control and forecast of sound immission near inhabited areas. Here an operationally applicable method to estimate the sound immission outgoing from one sound source and including the atmospheric effects is presented. This method is used to evaluate the actual ''sonic weather'' in comparison to a ''sonic climatology'' lasting over several years. For these purposes a sound propagation model based on the geometric acoustics is applied. This sound-ray model calculates the excess attenuation due to the refraction of sound rays according to a given thermal stratification and wind vector profile in the atmosphere. The needed input data especially for the sound propagation forecast can be provided by atmospheric models with a highly temporal and spatial availability. Measured data, e.g. from radiosonde measurements, are especially qualified for sonic-climatological investigations. To provide such a sonic climatology it is necessary to study the different atmospheric situations separately by the sound-ray model and to average the resulting meteorological sound attenuation maps afterwards.
To evaluate the actual sonic weather in comparison to the averaged sound propagation situation an operationally applicable tool was developed. A data base of atmospheric excess attenuation maps in a range of 15 km around the sound source was calculated with the sound propagation model outgoing from 1551 characteristic atmospheric structures with different temperature and wind profiles. The influence of the refracting atmosphere on the sound immission can be evaluated with the visualization software MetaVIS.
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Validation of Acoustic Travel Time Tomography in comparison with conventional in situ measurements [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Daniel, K. Arnold, A. Ziemann, A. Raabe, M. Barth and K. Balogh
[A]
The method of sounding tomography uses acoustical signals from several external source (transmitter) which are detected with umpteen receivers. By inverting a number of single measurements were get information about the spatial distribution of the investigated measurands, whose quality depends on the uncertainties at determination of input parameters (travel time, distance) and on the recoverable resolution.
In contrast to travel time tomography ascertaining wind velocities, the air temperatures deviate systematically from the conventional in situ measurements (e.g. Ultra Sonic Anemometer, Pt100- probes). These deviations are significant in particular during more intense short wave radiation and at high wind velocities. The reasons for this are either systematically deviations at the calculation of the meteorological parameters from the travel time and/or deficiencies in the conventional in situ measurements.
The intention is by means of systematique experimental inquiries to investigate the reasons of these varieties in the air temperature.
In this context, by comparing measurement at a field of view ranging 140 x 160 m2 in a period of four weeks were researched, how different wind direction and wind velocities have an effect on the resulting air temperature and how large the differences in observed temperature between measuring system depending on change of the meteorological conditions are, especially during short wave radiation. Furthermore it is set up to resolve if during the determination of the air temperature from the acoustic virtual temperature the value of the specific heat has to be adjusted.
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Excess attenuation of sound due to the atmospheric influence on sound propagation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Balogh, A. Ziemann, K. Arnold and A. Raabe
[A]
The attenuation of sound is not only based on the spherical divergence, but also on atmospheric influences, e.g. the spatio-temporally variable gradients of temperature and wind vector, and on the effects of the different ground surface properties.
In the presented study the excess attenuation of sound due to the refraction of sound rays propagating trough a vertically stratified atmosphere was experimentally and numerically estimated to quantify the correlation between the acoustic and meteorological parameters. Thereby, the method of acoustic tomography was used to measure the travel time and the relative sound amplitude of sound signals propagating on distances between 90 and 300 m. With these measurements the attenuations for relative sound levels were calculated for different sound paths in different directions regarding the wind direction.
To further investigate the detected correlation between the meteorological attenuation and the changing vertical gradients of temperature and wind vector the experimental results were compared with the output of a sound propagation model. The model traces sound rays through a moving stratified atmosphere. In contrast to the usual application of the refraction law to the normal of the wave, the presented model uses a refraction law directly developed for the sound ray propagation. It is able to estimate the excess attenuation due to the atmospheric refraction over a perfectly reflecting or absorbing ground surface.
Furthermore the estimated meteorological attenuation was compared with the usually applied VDI-guideline 2714 to estimate its application range under different meteorological conditions.
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Simulation und Messung des meteorologischen Einflusses auf die Schallausbreitung [DAGA 2005 (München)]
K. Balogh, A. Ziemann and A. Pittelkau
[A]
Es wird das Schallausbreitungsmodell SMART (Sound propagation model of the atmosphere using ray tracing) vorgestellt, welches auf den Methoden der geometrischen Akustik einschließlich des Einflusses von vertikalen Gradienten meteorologischer Größen auf die Schallausbreitung beruht. In einer vertikal geschichteten Atmosphäre werden die Schallstrahlen zum Boden hin oder von ihm weg gekrümmt. Vom Gesetzgeber anerkannte Berechnungsverfahren behandeln diesen meteorologischen Einfluss jedoch nur in der Form von einfachen Parametern, welche aber nicht alle Zustände in der Atmosphäre genügend beschreiben/erfassen. Lärmverstärkende Situationen, zum Beispiel bei einer mit der Höhe zunehmenden Temperatur im Mitwindbereich, werden im Boden-Meteorologie-Dämpfungsmaß der VDI-Richtlinie 2714 nicht ausreichend betrachtet. Eine Einteilung der meteorologischen Verhältnisse in verschiedene Klassen ermöglicht demgegenüber eine sehr gute Abschätzung des Einflusses von Wind- und Temperaturgradienten auf die Schallausbreitung. Durch den Vergleich der Ergebnisse der Schallausbreitungsmodellierung über einem schallharten und einem vollständig absorbierenden Boden ist eine Abschätzung des maximalen meteorologischen Einflusses auf die Schallausbreitung möglich. Die Ergebnisse für die verschiedenen Profilklassen sind in einer Datenbank gespeichert, auf welche ein plattformunabhängiges Anwendertool Zugriff hat. Aktuelle Wind- und Temperaturdaten können manuell oder automatisch eingefügt werden. Anhand der vertikalen Wind- und Temperaturgradienten wird die Klassenzugehörigeit der aktuellen Situation bestimmt. Dem Anwender wird es ermöglicht, eine Abschätzung des meteorologischen Einflusses auf die Schallausbreitung für aktuelle atmosphärische Bedingungen ohne großen Zeitaufwand vorzunehmen und in die Schallimmissionsprognose einzubeziehen. Zur Validierung der Ergebnisse fand im Herbst 2004 eine Messkampagne statt, wobei die gemessenen mit den modellierten Zusatzdämpfungen der Schallpegel verglichen wurden.
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Auswirkungen unterschiedlicher Schallstrahlenmodelle auf die Schallprognose [DAGA 2005 (München)]
A. Ziemann and K. Balogh
[A]
Die Lärmbelastung an einem Ort ist neben den Eigenschaften der Lärmquelle von den Umgebungsbedingungen während der Schallübertragung abhängig. Zu diesen Bedingungen zählt der aktuelle Zustand der Atmosphäre, insbesondere das vertikale Temperatur- und Windprofil.
Das Modell SMART (Sound propagation model of the atmosphere using ray-tracing) berücksichtigt einerseits diesen wichtigen Aspekt des Atmosphäreneinflusses auf die Schallausbreitung und ist andererseits auch operationell für die Beantwortung von Lärmschutzfragen einsetzbar. Ziel dieser Studie ist die Abschätzung der Auswirkungen der Schallstrahlenrefraktion infolge von Temperatur- und Windgradienten auf verschiedene Schallparameter, z.B. die Laufzeit akustischer Signale zwischen einer Schallquelle und einem Immissionsort sowie die Zusatzdämpfung des Schallpegels infolge des Boden-Atmosphäre-Einflusses. Anhand verschiedener Atmosphärenzustände werden die Einflüsse von Temperatur- und Windgradienten auf die Schalllaufzeit im Vergleich zu einer geradlinigen Schallausbreitung entlang der Verbindungslinie zwischen Sender und Empfänger erläutert. Für eine Vielzahl von Vertikalprofilen für Temperatur und Wind wurde außerdem die Zusatzdämpfung des Schallpegels in verschiedensten Abständen von einer Schallquelle bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass der gekoppelte Einfluss von Temperatur- und Windprofil auf die Schallstrahlenrefraktion zum großen Teil keine pauschalen Bewertungen der Schallausbreitungssituation zulässt, vor allem dann, wenn eine weitreichende Schallausbreitung (horizontale Entfernung von der Schallquelle 1 km) betrachtet wird.
Für die Simulationen wurden verschiedene Refraktionsgesetze genutzt. Einerseits wurde das Modell SMART mit einem modifizierten Refraktionsgesetzes für die Schallstrahlenberechnung betrieben, um den Einfluss des Windvektors physikalisch exakt zu erfassen. Andererseits wurde ein Refraktionsgesetz angewendet, dass den vektoriellen Windeinfluss nur annähernd erfasst. Die Analyse der Auswirkungen dieser veränderten Schallstrahlensimulationen auf die Schallprognose wird in der Studie vorgestellt.
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Einfluss des variablen Atmosphärenzustands auf die Schallausbreitung von höher liegenden Schallquellen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
A. Ziemann and K. Balogh
[A]
Die Schallausbreitungsrechnungen für die Gewährleistung eines umweltverträglichen Betriebs von Windenergieanlagen werden nach der DIN ISO 9613-2 vorgenommen, deren Anwendbarkeit jedoch nur für eine bodennahe Schallausbreitung gesichert ist. Es stellt sich daher die Frage, welchen Einfluss die in der atmosphärischen Grenzschicht unterschiedlichen Höhenabhängigkeiten von Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Temperatur auf die Schallausbreitung und damit auf die Schallimmission hochliegender Quellen haben. Im Rahmen einer Studie wird deshalb die Schallausbreitung von höher gelegenen Schallquellen untersucht und die Schallimmission in einem Bereich bis zu 2 km Entfernung von der Schallquelle quantifiziert. Dazu wird das Schallstrahlenmodell SMART (Sound propagation model of the atmosphere using ray-tracing) angewendet, welches eine frequenzabhängige Zusatzdämpfung unter Beachtung der gekoppelten Wirkung von Atmosphären- und Bodeneinfluss berechnet.
Einerseits sollen die Untersuchungen das Schallklima an einem für das deutsche Tiefland repräsentativen Ort beschreiben. Zu diesem Zweck wurden für Modellsimulationen Temperatur- und Winddaten des Jahres 2003 genutzt, die am Meteorologischen Observatorium Lindenberg an meteorologischen Messmasten und mit akustischen Fernmessverfahren SODAR/RASS um 0 UTC bzw. 12 UTC bestimmt wurden.
Andererseits wurden mit einer großen Anzahl synthetischer Eingangsprofile, welche den Wertebereich meteorologischer Größen abdecken, Sensitivitätsstudien bezüglich einer unterschiedlichen Höhe der Schallquelle durchgeführt.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden auf der DAGA 2006 vorgestellt.
Balss, U.
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Sprechertransformation auf Basis der Line-Spectrum-Frequencies [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
U. Balss and H. Reininger
[A]
Sprache als natuerlichste Form menschlicher Kommunikation wird in zunehmendem Masse auch zur Mensch-Maschine-Kommunikation herangezogen werden. Dabei ist in verschiedenen Anwendungsbereichen die Moeglichkeit der Adaption synthetischer Sprache an die Stimmcharakteristik eines vorgegebenen realen Sprechers ein fuer die Akzeptanz relevantes Leistungsmerkmal. Als Transformationsverfahren werden derzeit insbesondere auf Vektorquantisierung (VQ) beruhende Verfahren diskutiert. In diesem Beitrag soll jedoch eine alternative, auf einer Matrixtransformation beruhende Methode aufgezeigt werden. Fuer diese werden die in grundfrequenzsynchronen Analyserahmen bestimmten Line-Spectrum-Frequencies (LSF) der Segmente der Synthesedatenbasis benoetigt. Die Abbildung auf den Zielsprecher erfolgt durch Multiplikation der - als Vektoren aufgefassten - analyserahmenweisen LSF-Tupel mit einer jeweils lautspezifisch optimierten Tridiagonalmatrix. Zum sprecherspezifischen Training der Matrizen werden automatisch zu segmentierende Sprachsignale des Zielsprechers und dazu korrespondierende, anhand der nichttransformierten Datenbasis resynthetisierte Sprachsignale verwandt. Der Wahl der LSF als Parameterdarstellung liegen die Ergebnisse eines Vorversuchs zugrunde, in dem ein jeweils charakteristischer funktionaler Zusammenhang zwischen den LSF einander korrespondierender Laute unterschiedlicher Sprecher gefunden wurde. Da der spektrale Einfluss der einzelnen LSF-Werte lokal begrenzt ist, genuegt es, in der Transformation eines Wertes nur seine unmittelbaren Nachbarn mitzuberuecksichtigen. Hieraus resultiert die Tridiagonalstruktur der Matrizen. Durch die so begrenzte Zahl von Freiheitsgraden wird einer Ueberadaption der Transformationsvorschrift an die verwandten Trainingssaetze effektiv entgegengewirkt. In subjektiven Hoertests wurde, bei Verwendung einer weiblichen Synthesedatenbasis, das hier vorgestellte Verfahren mit einem bisherigen, VQ-basierten verglichen. Dabei zeigt sich fuer die Transformation auf andere weibliche Stimmen eine fuer beide Methoden vergleichbare, gute Wiedergabe der sprecherspezifischen Klangeigenschaften. Bei der matrixbasierten Methode sind darueberhinaus Stoergeraeusche in der transformierten Synthesesprache deutlich geringer.
Baltrusch, M.
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Resonanzholz im Gitarrenbau und die Beurteilung daraus hergestellter Instrumente durch Musiker [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Baltrusch
[A]
Resonanzholz, als Werkstoffbasis der Instrumentenmacher, wird vom Instrumentenmacher sorgfälltig ausgewählt. In den Untersuchungen, die hier vorgestellt werden, wurde davon ausgegangen, daß traditionelle, visuellen Kriterien die Auswahl bestimmen, ergänzt durch einen Klopftest. Inwieweit sich diese Kriterien objektiv fassen lassen und ob es weitere bestimmende Qualitätskriterien für Resonanzholz gibt, wurde in einem umfangreichen Projekt untersucht, bei dem etwa 1000 Deckenhälfen von aus dem Schwarzwald stammenden Fichten- und Tannenholz verwendet wurden. Da letztlich das Urteil des Musikers über ein Instrument (kauf-)entscheidend ist, wurde von der Überlegung ausgegangen, daß es sich dann um qualitativ erstklassiges Resonanzholz handelt, wenn das Instrument vom Musiker als sehr gut gewertet wird. Daher wurden die subjektiven Urteile der Musiker und darüber hinaus objektive Merkmale der Gitarre in Bezug auf objektive Merkmale des Resonanzholzes betrachtet und nach Zusammenhängen gesucht. Im Vortrag wird über Untersuchungsmethoden, über die Bestimmung objektiver Merkmale für die Deckenauswahl aufgrund einer Clusteranalyse und über Ergebnisse der Untersuchung berichtet.
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Zur objektiven Beurteilung von Musikinstrumenten (Teil 2) [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Baltrusch
[A]
Die objektive Beurteilung von Musikinstrumenten stößt insbesondere wenn es eine gut/schlecht - Aussage in Zusammenhang mit klanglichen Aspekten geht, wie sie z.B. für eine Qualitätskontrolle unerlässlich ist auf erhebliche Probleme. Je nach Spieltechnik, persönliche Vorstellungen aber auch traditionellen Forderungen können die Meinungen der Musiker als Zielgruppe nicht eindeutig formuliert werden. Der Vortrag diskutiert diese Problematik anhand von Lösungsbeispielen.
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Psychoacoustical Analysis in Practical Use for Evaluation of Musical Instruments
M. Baltrusch
[A]
Objektiv evaluation of musical instruments is mainly based on properties of the transferfunction. From this function parameters are extracted which indicate acoustical properties. So a comparison of instruments becomes very simple.
Only a subjectiv assessment of instruments, concerning acoustical properties, leads to the appropiate significance of objektiv acoustical parameters. Therefore the parameters are scaled by the ear-relatet properties and perception.
Predicted soundproperies derived from the transferfunction are not allways reliable.
Instruments for instance Tongue-instruments, which do not allow to measure the transferfunction, are evaluated using the instrument sound.
This contribution will present some impressions about the useof psychoacoustic methods to evalutate musical instruments based on some examples.
Bamberger, A.
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Vortex Sound of the Flute
A. Bamberger
[A]
The flute is investigated for its aeroacoustical properties based on
the vortex sound theory. Particle-Image-Velocimetry (PIV) is used for
quantitative flow determination of the jet-edge interaction. A new
method, the Endoscopic-PIV, offers a non-obstructive view of the system
over all phases. The evaluation of the source term through the vorticity
is done according to M. Howe (1975). The acoustic flow across the
embouchure is determined by excitation through the foot. The flute is
operated near 1200 Hz with various jet speeds. Moreover the acoustic
radiation power in the far field is determined to be compared with the
source terms.
The following findings are presented:
- The space integrated and time averaged power of the coherent source terms
turns out to be positive, i.e. emitting acoustic energy.
- There is a dominant contribution near the labium.
- The time structure of the power within a period is mostly positive.
- The source term power compares favorably with the far field
power which is well below 1% of the input power.
The results demonstrate that the vorticity of the upper and lower shear
layer of the jet cancels to a great extend except of regions where the
transverse amplitude of the jet is large.
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Zum Wirbelschall der Querflöte
A. Bamberger
[A]
Die Querflöte wird auf die strömungsdynamischen Eigenschaften des Jets mit der Particle-Image-Velocimetry (PIV) untersucht. Die Verwendung des Endoskops erlaubt es eine quantitative Bestimmung der Wirbeleigenschaften des Jets, von denen man nach dem Howe'sche Analogon (1975) auf die akustische Leistung schliessen kann.
Die Überlagerung der Wirbel des Jets in dem Volumen zwischen dem Austritt des Jets und der Embouchure spielt eine entscheidende Rolle. Die Kenntnis des akustischen Feldes in diesem Bereich wird ebenfalls mit PIV durch eine externe Anregung am Fuss der Flöte erreicht.
Die Messungen werden bei unterschiedlichen Jetgeschwindigkeiten
und bei Frequenzen von 560Hz und 1200Hz durchgeführt. Die Messung der akustischen Leistung im Fernfeld erlaubt den interessanten Vergleich mit der hier ermittelten Quelltermstärke. Die Ergebnisse werden diskutiert.
Bangert, C.
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Planungen und Simulationen für eine Notfalldurchsageanlage in einer großen und besonders komplexen Industrieanlage [DAGA 2005 (München)]
A. Goertz, C. Bangert, A. Krahl and H. Nijssen
[A]
Nach den gesetzlichen Vorgaben müssen in bestimmten Industrienanlagen Möglichkeiten für Notfalldurchsagen und akustische Warnhinweise bestehen. Am Beispiel einer sowohl unter sicherheitstechnischen Aspekten wie auch unter akustischen Gesichtspunkten extrem schwierigen Örtlichkeit sollen die Möglichkeiten der Planung einer entsprechende Lautsprecheranlage mit Hilfe von moderner Simulationssoftware und Messtechnik gezeigt werden. Eine Nachhallzeit von 8s und ein Störpegel von 85dB waren die Randbedingungen unter denen großflächig eine mindestens angemessene Sprachverständlichkeit mit einem STI-Wert von 0,45 oder besser erzielt werden sollte.
Bansal, M.
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Gittererzeugung für die FEM Analyse von akustischen Innenraummodellen 'Mesh generation for FEM calculations in Closed Acoustical Spaces' [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Bansal, S. Feistel, W. Ahnert and M. Möser
[A]
Die Lösung von Differentialgleichungen mit FEM erfordert die Diskretisierung oder das ''Meshing'' der zunächst kontinuierlich definierten geometrischen Raumdaten. Verschiedene Algorithmen wurden entwickelt, um diesen Prozess der Gittererzeugung zu automatisieren. Allerdings können die meisten dieser Algorithmen keine Aussagen über die Qualität des resultierenden Gitters treffen.
Mit dieser Arbeit wird ein neuer Algorithmus vorgestellt, der sogenannte Schnittebenenalgorithmus (Cutting Plane Algorithm) zur Erzeugung eines Gitters, das vollständig aus Hexaedern besteht. Schwerpunkt dieses Beitrags ist die Untersuchung der praktischen Anwendbarkeit dieses Verfahrens auf akustische Innenraummodelle. Der Algorithmus basiert auf der Zerlegung komplexer konkaver Polyeder in konvexe Teilpolyeder durch eine Serie von Schnitten. Die konvexen Teilkörper können in einem weiteren Bearbeitungsschritt schließlich in konvexe, trivalente Hexaeder überführt werden. Die räumliche Auflösung des Gitters kann dabei durch Mid-Point Subdivision den Rechenanforderungen angepasst werden.
In diesem Zusammenhang werden spezielle Schnittverfahren für Innenraummodelle vorgeschlagen und anhand verschiedener Beispiele demonstriert. Insbesondere wird die Gitterqualität für typische Modelle mit Balkonen, Kuppeln, Treppen und Säulen betrachtet. Für gekrümmte Oberflächen wird ein angepasster Projektionsalgorithmus eingeführt. Abschließend wird nachgewiesen, dass durch die richtige Kombination dieser Schnitt- und Projektionsschritte eine gute Gitterqualität erreicht werden kann.
Barbisch, M.
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Zwei hybride Unit Selection-Strategien im Vergleich [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Barbisch, B. Säuberlich and A. Schweitzer
[A]
This paper compares two unit selection strategies for open domains used in the SmartWeb dialog system. Both strategies have been implemented in the IMS German Festival speech synthesis system. The first is a hybrid approach combining the advantages of two existing unit selection approaches, viz. phonological structure matching [Taylor&Black,Proc. Eurospeech 1999] and automatic unit clustering [Black&Taylor,Proc. Eurospeech 1997]. This hybrid approach was motivated by the claim that the phonological structure matching (PSM) would prefer longer units in a more direct way than the automatic clustering (AC) approach, while clustering is appropriate to reduce candidate sets in cases where no long units are available. Accordingly, PSM is used for phrase, word and syllable-sized units, while AC is used on the segment level.
The second approach also combines the PSM strategy and a clustering mechanism. The difference to the first approach is that all units are treated with this hybrid strategy, irrespective of their size. In contrast to the AC method, this approach uses manually designed decision trees where the nodes are based on linguistically motivated features of the target unit to reduce the candidate sets. The advantage of the manually specified trees over the automatically generated ones is that they allow a controlled and flexible unit-specific ranking of the relevant features.
An initial assessment indicates that both approaches produce a comparable synthesis quality. A more comprehensive evaluation is currently underway, and specific results will be discussed in the full paper.
Bard, D.
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Caractérisation des non-linéarités [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Bard
[A]
Characterisation of non-linearities
The characterisation of a weakly non-linear electroacoustic device with classical methods of measurement (THD, intermodulation) does not illustrate the non-linearities themselves, but only some of their effects.
Device linearisation can be achieved by applying the inverse non-linearity upstream of the device, under the condition that the non-linearity law is known in detail. This paper presents the first stage of transducer non-linearity compensation, namely an experimental method of weak non-linearity characterisation, based on the Volterra series and the analysis of the device response to 'multitone' excitation signals. A careful choice of the number, magnitude and phase of the excitation components allows an easy and effective extraction of Volterra kernels at their different orders. When expressed in the frequency domain, the latter constitute a generalisation of transfer functions at orders greater than one.
The algorithm corresponding to the presented method has been developed and implemented as software, handling both the generation of excitation signals and the analysis of their response in terms of Volterra kernels, with the support of '.wav' files. It is thereby possible to rebuild the response of the non-linear system from the kernels and to compare it to experimental results.
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Prediction model of the flanking transmission through a light-weight building construction utilizing fluid-structure interaction procedures [DAGA 2008 (Dresden)]
D. Bard, J. Sonnerup and G. Sandberg
[A]
A reliable acoustic prediction method is a fundamental prerequistite for a successful sound insulation design in a light-weight building construction. The vibration pattern of a light-weight floor structure and the corresponding pressure field in the cavity in the low frequency range have been evaluated with the help of a fluid-structure interaction prediction model. Both flanking transmission rate and the direct transmission rate between two adjacent rooms depends on a multitude of structural properties, such as the orientation of the bearing beams, the formation of plasterboards in the dividing wall and the precise design of the junction between the two rooms. The diagonal transmission rate of the low frequency rate with different floor beam orientation is another important quality that affects the total behaviour.
In this presentation we will discuss a number of the crucial design parameters. In the prediction model, the damping loss factors at each location are extracted from the experimental measurements with the help of Rayleigh's method.
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Experimental investigation of the damping coefficient in light-weight constructions [DAGA 2008 (Dresden)]
D. Bard, J. Sonnerup and G. Sandberg
[A]
Light-weight timber construction has many advantages, but the main challenge in the acoustic design process is to improve the relatively poor sound insulation through different junctions, especially in the low frequency range. Increasing the total mass can eliminate the sound transmission rate, but is of course against the basic aim of light-weight construction. One alternative is to put a sandwich construction that contains a number of EPDM rubber layers and a thin piece of synthetic material layer in between. Similar solution uses frequently in the vehicle design to obtain sufficiently vibration insulation.
To be able to give a reliable prediction calculation model for such a construction with the help of finite element methods, a number of experimental measurements have been performed with the help of three axis accelerometers. To be able to estimate the damping loss factor, a set of Rayleigh damping measurements have been performed. All the constants can later be used to extract the damping coefficients of the discrete Maxwell-element in the calculations as part of an optimized design process.
Bardeli, R.
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Ein verteiltes Informationssystem zur Forschungskooperation in der Bioakustik [DAGA 2005 (München)]
R. Bardeli, M. Clausen, K.-H. Frommolt and F. Kurth
[A]
Zur Zeit existieren weltweit einige wenige Tierstimmenarchive mit größeren Datenbeständen analoger Tonaufnahmen. Hinzu kommt eine große Zahl kleinerer, auf bestimmte Arten eingeschränkter Spezialarchive. Trotz begonnener Digitalisierungsbestrebungen gibt es zur Zeit keine allgemein verfügbaren Informationssysteme, die die wissenschaftliche Kooperation im Bereich der Bioakustik unter Einbeziehung multimedialer Aspekte ermöglichen. In diesem Beitrag wird ein von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördertes Kooperationsprojekt vorgestellt, dessen Ziel noch allgemeiner der Aufbau einer internetbasierten Informationsinfrastruktur zur Forschungskooperation im Bereich Bioakustik ist. Das Projekt baut dabei konkret auf dem momentan in der Digitalisierungsphase befindlichen Datenbestand des Tierstimmenarchivs der HU Berlin auf. Zentrale Aspekte sind dabei der dauerhafte Einsatz des Systems am Tierstimmenarchiv der HU Berlin, die Realisierung eines Zugriffskonzepts für kooperative Nutzung mit der Möglichkeit zur Integration oder verteilten Anbindung von Daten externer Archive, die integrierte Darstellung multimedialer Information (akustische Daten, visuelle Daten wie Spektrogramme, textuelle Daten, bibliographische Daten) und insbesondere die Konzipierung des Einsatzes inhaltsbasierter Retrievalfunktionalität etwa zur automatischen Erkennung von Tierarten oder bestimmter Individuen anhand gegebener akustischer Aufnahmen.
Bardossy, G.
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Numerischer Ansatz zur Simulation von Strukturbewegung induziert durch Fluidschwingungen [DAGA 2008 (Dresden)]
I. Pantle, G. Bardossy and M. Gabi
[A]
Die Untersuchung von strömungsinduzierten Strukturschwingungen und die sich daraus ergebende Wechselwirkung zwischen Fluid und Struktur ist für viele Bereiche der Technik, aber auch der Medizin von Bedeutung. So kann die Schwingungsanregung in Resonatoren, wie beispielsweise beim Auftreten von Brennkammerschwingungen, zur Anregung der Resonatorwände führen. Bei technischen Anwendungen stellt sich sofort die Frage nach Materialbelastung und langfristiger Stabilität. Darüber hinaus kann über die schwingende Struktur Lärm nach außen abgestrahlt werden, was in zunehmendem Maße aus Gründen der Lärmvermeidung und -bekämpfung, aber auch der Effizienz und Wirtschaftlichkeit technischer Geräte möglichst vermieden werden soll.
Um derartige Wechselwirkungen zu untersuchen, wird zunehmend auf numerische Simulationsverfahren gesetzt. Hier gibt es verschiedene Verfahren. Speziell im nieder- bzw. mittelfrequenten Bereich bieten sich, aufbauend auf den klassischen und hocheffizienten Simulationsmethoden von CFD (Computational Fluid Dynamics) und CSD (Computational Structure Dynamics) kombinierte Methoden an: Hier werden aus einer Strömungsberechnung heraus über eine Schnittstelle die relevanten Daten zum CSD-Verfahren und die Ergebnisse wieder zurück zum CFD-Verfahren transferiert. Meist werden hier Interpolationsverfahren benötigt zwischen unterschiedlich aufgebauten Berechnungsnetzen. Hohe Effizienz und Genauigkeit der Interpolationsverfahren stellen eine Herausforderung dar. Im Rahmen dieser Präsentation wird das hybride, von den Autoren entwickelte CFD-CSD-Verfahren vorgestellt. Die derzeitigen Möglichkeiten und geplante Entwicklungsschritte werden zur Diskussion gestellt.
Barkmann, R.
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Modellbasierte Signalanalyse quantitativer Ultraschallmessungen am proximalen Femur [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Dencks, R. Barkmann, F. Padilla, P. Laugier, G. Schmitz and C.-C. Glüer
[A]
Methoden des Quantitativen Ultraschalls lassen sich zur Bestimmung des osteoporotischen Frakturrisikos benutzen. Hierbei wird ein kurzer Schallpuls mit einer Mittenfrequenz im Bereich von 500-600kHz durch den untersuchten Knochen transmittiert. Innerhalb des EU-Projekts ''FEMUS'' wird diese Technik von peripheren Messorten wie der Ferse auf den zentralen, frakturkritischen Oberschenkelknochen (proximales Femur) übertragen. Bereits ex-vivo Tests zeigten, dass die herkömmliche Signalverarbeitung für die Bestimmung der Standardparameter Speed-of-Sound (SOS) und Broadband-Ultrasound-Attenuation (BUA) auf Grund der Mehrwegeausbreitung des Schalls an diesem Messort häufig versagt. Um die auswertbaren Bereiche im Knochen zu erweitern, wurde folgende neue Methode implementiert.
Die verschiedenen Signalkomponenten der Mehrwegeausbreitung werden durch Schwingungen mit Gaußscher Hüllkurve modelliert, deren Parameter über einen Kleinste-Quadrate Schätzer bestimmt werden. Für Vergleichszwecke wurden zwei verschiedene Algorithmen, Nelder-Mead und Gauss-Newton, getestet. Die Optimierung erfolgt über eine Space Alternating Expectation Maximization (SAGE), die die Schätzung überlagerter Signalkomponenten ermöglicht. SOS- und BUA-Werte werden dann aus den Modellparametern der einzelnen Signalkomponenten für die verschiedenen Ausbreitungswege berechnet.
Die Methode wurde auf die zweidimensionalen Ultraschall-Scans von 35 exzidierten menschlichen Femora angewendet. Während mit der herkömmlichen Signalverarbeitung ca. 40% der Signale nicht ausgewertet werden konnten, betrug bei dieser Methode der Anteil fehlgeschlagener Optimierungen nur 5-6%.
Die über einen Scan gemittelten SOS- und BUA-Werte der Hauptsignalkomponente zeigten signifikante Korrelationen mit der Knochenmineraldichte (BMD): Die Korrelation von BUA mit BMD war moderat (r2=0.69), SOS korrelierte stark mit BMD (r2=0.82).
Die neue Methode verbessert die Anzahl der auswertbaren Signale wesentlich und erhöht damit die Glaubwürdigkeit der Korrelationen. Ihre Leistungsfähigkeit bei in-vivo Messungen wird derzeit getestet.
Barlet, A.
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Impact of acoustic quality in schools : from measurement to perceptive evaluation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Barlet and E. Mérida
[A]
This paper deals with the evaluation of the acoustic quality of nursery schools. These premises are rarely considered in terms of environment, particularly in acoustic terms. Nevertheless, during their stay, all the users, adults and children, could be confronted with unpleasant acoustical conditions. However, nursery school environments play an important role in the young children's development of knowledge and sociability.
In order to know more about the relation between the children's comportment, the adults' evaluation and the environment, it seems essential to analyse the impact of acoustic on their reactions, notably by modifying the spaces.
So, we realized a study in five nursery schools in Bordeaux, which represent a large architectural diversity. We chose to work in particular spaces: the classroom and the activity room [Louwerse C., Barlet A., Sémidor C., 2002].
Although the initial methodological approach was more global, in this article we want to focus our attention only on two phases. These phases were separated by a modification of acoustical characteristics: a decrease of reverberation time. Each phase was constituted of the following elements: measurements, ''subjective'' survey with closed questionnaires (only with adults) and observations (children's typical comportments).
We also analyzed the correlation between the evaluation of acoustic comfort before and after the modifications.
We will demonstrate that, in this case, the decrease of reverberation time is not systematically correlated with a decrease of the produced noise level and with the comfort degree of adults. These results will be corroborated by the analysis of children's comportment in both phases.
Baroni, A.
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Radiation of Directional Seismic Sources within a Layered Half Space [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Berraki, B. Dubus and A. Baroni
[A]
The aim of 4D-surveying, a recent development in seismic, is to monitor the changes in the subsurface in time. Thus, measurements are continuously repeated with the same space configuration : reliability and repeatability of the acquisition footprint are key requirements for 4D surveys.
The Weathered Zone (WZ) is the main cause of source signal fluctuations, polluting the signal coming from reservoir variations. This zone is directly located beneath the surface and its mechanical properties vary with weather. To eliminate this perturbation, a directional source, buried under the WZ and radiating downwards, is analyzed here.
Two models are developed considering that the source size to wavelength ratio is small.
Firstly, Green's tensor for the half space is derived using the Cagniard De Hoop's method (CDHM, [1]). Two signals are used to compute synthetic seismograms for the directional source : a quasi harmonic excitation, which provides radiation patterns of the source, and a Ricker signal (gaussian in the frequency domain) which is a typical seismic signal.
Secondly, a source buried in a half space covered by a layer (the WZ) is considered.
As the CDHM, would be intricate in this case, the Green's tensor in a layer is computed using the Discrete WaveNumber Method (DWNM, [2]). The solution is then propagated using the reflectivity method. Seismograms are computed for different WZ properties to validate the directional source concept.
References
[1] Johnson, L. R., 1974. Geophys., J., R., astr., Soc., 37, 99-131.
[2] Bouchon, M., 1981. Bull., Seism., Soc., Am., 71, 4, 959-971.
Barré, S.
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Berechnungsmodelle der akustischen Rauhigkeit [DAGA 2008 (Dresden)]
H. Löschke and S. Barré
[A]
Psychoakustische Rauhigkeit ist eine gut wahrnehmbare und verhältnismäßig leicht zu erklärende Empfindungsgröße. Es sind verschiedene Modelle zur Vorhersage dieser Empfindung bekannt und bereits in kommerziell erhältlichen Messgeräten implementiert, dennoch findet sie nur wenig Akzeptanz in der breiten Öffentlichkeit.
Der Beitrag diskutiert und vergleicht verschiedene Berechungsverfahren und zeigt dabei auftretende Probleme auf, die eine sichere Verwendung als Maß für die Schallbeurteilung erschweren. Besonderes Augenmerk wird auf die Verfahren gelegt, die eine Analyse der enthaltenen Hüllkurvenschwankung voraussetzen. Probleme entstehen hier bei der Ermittlung des Modulationsgrades, der in direktem Zusammenhang mit der empfundenen Rauhigkeit steht. Ein anderer Ansatz setzt die Erkennung enthaltener tonaler Komponenten voraus und untersucht deren Frequenzverhältnisse. Daraus lässt sich ein Maß für die Dissonanz und damit die akustische Rauhigkeit ermitteln. Hierbei ist vor allem die Bestimmung der tonalen Komponenten problematisch.
Ein bisher ungelöstes Problem ist die Berechnung der Rauhigkeit für zeitlich veränderliche Schalle und damit auch auf musikalische Klänge, hierzu werden Lösungsansätze vorgestellt.
Barriac, V.
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Recent standardisation work on non-intrusive evaluation of voice quality in IP environments [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
V. Barriac
[A]
This presentation begins with a short overview of the existing standardisation bodies involved in this topic (definition of metrics and description of measurement methods) and the document already issued by these bodies..
Then, the work of Q.16/12 of the ITU-T (whose rapporteur is making this presentation) is addressed more in detail. In particular, we will address the update of existing ITU-T recommendation on INMDs (P.561 in 2002, P.562 to come), to take into account new type of connection for the measurement probes and new parameters related to transit on IP network (most of them being taken from IETF RFCs).
But most of the presentation will be devoted to the on-going competition for the selection of a future standard model for the evaluation of voice quality in VoIP services based on protocol information (known as P.VTQ, 2 candidates in competition), supposed to address a large variety of network and terminal conditions. The concept, terms of reference, basic characteristics, advantages and limitations of P.VTQ will be presented and discussed.
Barrière, C.
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Elastic Nonlinearity of Soft Solids Using Transient Elastography [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Catheline, J.-L. Gennisson, X. Jacob, C. Barrière, D. Royer and M. Fink
[A]
If nonlinearity has long been studied in metals, crystals or rocks, almost no experimental works is found in the literature concerning soft tissues. Thanks to the ultrafast scanner, we present in this paper an overview of three transient elastography experiments that quantify the nonlinear behavior of a soft tissue phantom. In the first one, a static stress is applied on a phantom. The change on the shear wave speed characterizes the nonlinear elastic Landau moduli. The surprising difference found between these constants are thought to be closely related to the huge difference between the linear Lamé coefficients (l ). It is the acoustoelasticity experiment. In the second one, we present the first experimental observation of a shock shear wave. The very weak Young's modulus of the tissue phantom allows one to generate plane shear wave with a Mach number as high as unity. In this extreme configuration, the agreement with the theoretical prediction of the modified Burgers equation is remarkable. It is the finite-amplitude shear wave experiment. At last, the interaction between two plane transverse waves with frequencies w1 and w2 is carefully studied. Harmonics are created during the propagation at the frequencies (3w1, 3w2, w1+2w2, w1-2w2, w2+2w1, w2-2w1). It is the parametric interaction experiment. This set of three experiments involves plane transverse waves. The feasibility of measuring the nonlinear elastic coefficient with non plane shear wave is discussed in the last section.
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Quantitative Measurements of Ultrasonic Shock Waves Using a Standard Optical Interferometer [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Barrière, G. Montaldo, X. Jacob, D. Royer and M. Fink
[A]
In order to measure acoustic shock waves generating pressures of some tens of MPa in water, an ideal sensor has to be calibrated, wide-band and sufficiently robust to support acoustic cavitation. We measure high intensity ultrasonic displacements and shock waves in water, using the phase modulation of an optical beam reflected from a thin immersed membrane materialising moving particles. With a digital demodulation process, a 4.5-m ultrasonic transient displacement (corresponding to a 21.5-MPa acoustic pressure in water) has been measured with a standard heterodyne interferometer. Results are in good agreement with those given by an hydrophone designed to measure high pressure wave. This sensitive optical method provides absolute measurements with a 50-m lateral resolution, in a large bandwidth (from 20 kHz to 50 MHz). If the low cost membrane used in the experimental set-up is damaged by the acoustic cavitation, it can be replaced very easily, without changing the calibration factor of the interferometer. The maximum measurable displacement is limited by the frequency bandwidth of the instrument. Since the photodiode cuts off frequencies higher than 120 MHz, the interferometer is able to measure 22-MPa peak acoustic pressures in water. This performance can be improved by increasing the Bragg cell frequency, to obtain a wider bandwidth. We are now conceiving an interferometer working at 140-MHz carrier frequency, to measure pressures up to 45 MPa.
Barsikow, B.
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Abschirmende Wirkung von Schallschutzwänden bei Vorbeifahrten verschiedener Zugarten [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
H. Wende, B. Barsikow and M. Hellmig
[A]
Bei Vorbeifahrten schnellfahrender Reisezüge werden Überschätzungen der Einfügungsdämpfung von Hindernissen befürchtet, da mit zunehmender Geschwindigkeit der Geräuschanteil aerodynamischer Schallquellen wächst und die Höhe dieser Quellen von der des Rollgeräusches abweicht. Um mögliche Abweichungen zu erfassen und Grundlagen für eine Novellierung der Berechnungsvorschrift zu erarbeiten, hat das Umweltbundesamt im Rahmen des Umweltforschungsplanes u.a. konventionelle Messungen an bestehenden Hochgeschwindigkeitsstrecken durchführen lassen. Dabei erfolgten zunächst Messungen an benachbarten Meßorten mit und ohne Wand bei den Vorbeifahrten derselben Züge verschiedener Zugarten. Bei diesem Vorgehen sind allerdings verfälschende Einflüsse zu beachten, die sich durch die unterschiedliche Beschaffenheit (je nach Abnutzung) der Gleise und nicht immer identische topografische Bedingungen ergeben. Im Spätsommer 2000 bestand die Chance, Messergebnisse ohne die oben erwähnten Einflüsse zu gewinnen und die Validität der bisherigen Ergebnisse zu überprüfen, da an einem Messort an der Schnellfahrstrecke Hannover-Würzburg aufgrund von Schäden eine vorhandene Schallschutzwand (bzw. deren Reste) demontiert und durch eine neue ersetzt werden musste. Über die Ergebnisse dieser Messungen wird berichtet.
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Schallquellenlokalisierung bei Vorbeifahrten von Kraftfahrzeugen mittels eines zweidimensionalen Mikrofon-Arrays [DAGA 2003 (Aachen)]
B. Barsikow and M. Hellmig
[A]
Im Rahmen eines von der Bundesanstalt für Straßenwesen geförderten Forschungsvorhabens wurden die relevanten Schallquellen von Kraftfahrzeugen (Limousine, Van, Kleintransporter) während Vorbeifahrten mit 80 bis maximal 180 km/h mittels eines zweidimensionalen Mikrofon-Arrays lokalisiert. Das dabei verwendete so genannte ''Snowflake''-Array besteht aus 124 Mikrofonen, die mit Doppel- und Dreifachbelegung der Mikrofonpositionen drei Unter-Arrays für Analysen in verschiedenen Frequenzbereichen bilden. Die Mikrofonsignale wurden simultan mit dem Signal einer Lichtschranke (zur Geschwindigkeitsbestimmung und Synchronisierung der Mikrofonsignale mit der Fahrzeugposition) und dem Signal eines Kontrollmikrofons in 7,5 m Entfernung (zur Dokumentation der Gesamtemission) von einem 128-kanaligen Datenerfassungssystem aufgezeichnet. Die Versuchsfahrten fanden auf dem Testoval des EuroSpeedway Lausitz statt. Ziel der Untersuchungen ist es, den akustischen Schwerpunkt der Gesamtemission für die einzelnen Fahrzeuge zu bestimmen. Insbesondere ist die Schwerpunkthöhe in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit von Interesse. Es kann nämlich vermutet werden, dass sich diese mit steigender Geschwindigkeit zu größeren Höhen verschiebt, als sie mit 0,5 m über der Fahrbahn von der RLS-90 geschwindigkeitsunabhängig angenommen wird. Verantwortlich hierfür sind aerodynamische Schallquellen, von denen ein Teil Emissionsorte deutlich höher als 0,5 m über der Fahrbahn besitzt (insbesondere bei Vans, Kleintransportern, usw.). Über die Ergebnisse dieser Untersuchung soll in Form von ein- und zweidimensionalen Pegelverteilungen für die einzelnen Fahrzeuge berichtet werden.
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Berücksichtigung von weiteren Schallquellen in einer neuen Schall 03 [DAGA 2005 (München)]
B. Barsikow and M. Hellmig
[A]
Während das Rollgeräusch die Schallabstrahlung von Eisenbahnen in einem weiten, mittleren Geschwindigkeitsbereich dominiert, sind sowohl bei geringen als auch bei hohen Geschwindigkeiten noch weitere Geräusch-komponenten maßgeblich an der Gesamtemission beteiligt. Zu diesen zählen Antriebs- und Aggregategeräusche sowie insbesondere Schallquellen aerodynamischen Ursprungs. Im Gegensatz zur derzeit gültigen Schall 03 sollen auch diese Quellen bei Prognosen mittels einer neuen Schall 03 in die zu berechnenden Immissionspegel eingehen. Deren Berücksichtigung und vor allem deren Lage in den Höhenkategorien 0, 4 und 5 m über SO lässt im Vergleich zu früheren Prognosen eine wesentlich genauere Berechnung der Einfügungsdämpfung von Schallschutzwänden erwarten.
So ergibt sich der bei 200 km/h beginnende, deutliche Rückgang der Wirkung von Schallschutzwänden bei Vorbeifahrten von Hochgeschwindigkeitszügen durch Ansatz der so genannten hochliegenden Schallquellen. Dazu gehören die Wippen und Fußbereiche der Stromabnehmer, wobei verschiedene Bauarten, Betriebszustände und deren Fahrzeugkoordinaten berücksichtigt werden. Hinzukommen gegebenenfalls weitere Schallquellen auf Dachhöhe sowie dieser Höhe zugeordnete Lüfter. Bei den Lüftern wird das Ventilatorgeräusch und das an den Abdeckgittern entstehende aerodynamische Geräusch unterschieden. Erkenntnisse zu den Emissionspegeln und Schalldruckspektren der genannten Quellen wurden in den letzten Jahren insbesondere an ICE- sowie an Güterzügen der DB AG mittels unterschiedlich konfigurierter Mikrofon-Arrays gewonnen. Typische Oktavspektren und Emissionspegel dieser Quellen sollen im vorliegenden Beitrag dargestellt werden.
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Schwachstellenanalyse an einem Fenster mittels eines zweidimensionalen Mikrofon-Arrays [DAGA 2006 (Braunschweig)]
B. Barsikow, M. Hellmig and A. Jakob
[A]
Am Fensterprüfstand des Instituts für Technische Akustik der TU Berlin wurde ein prinzipieller Versuch unternommen, inwieweit ein zweidimensionales Mikrofon-Array in der Lage ist, im Empfangsraum, d. h. im diffusen Schallfeld, die eventuellen Schwachstellen eines Fensters zu lokalisieren. Dazu wurde ein Array aus 60 Mikrofonen mittig vor dem Fenster in 2,5 m Abstand von der Scheibenebene positioniert. Bis auf die Belegung der rückwärtigen Wand des Empfangsraumes mit Absorptionsmaterial wurden am Empfangsraum keinerlei Veränderungen vorgenommen. Die Untersuchungen fanden mit terzbreitem Rauschen von 630 bis 5000 Hz statt.
Um die Ortungsfähigkeit des Arrays im bei diesen Frequenzen nahezu diffusen Schallfeld zu demonstrieren, wurde zunächst ein Lautsprecher in Scheibenmitte punktgenau lokalisiert. Daraufhin wurden am geschlossenen und verriegelten Fenster eine bzw. zwei Fehlstellen durch Entfernen von jeweils etwa 5 cm Dichtung simuliert. Der entsprechende Schalldurchgang an diesen Stellen ließ sich mit dem Array dann deutlich nachweisen. Im Übrigen deckt das Array auch am verriegelten Fenster ohne simulierte Fehlstellen die Orte des Schalldurchgangs auf, die bewirken, dass das Fenster nur der Klasse 2 zugeordnet werden kann. Als Ergänzung zu den Array-Messungen wurden für die untersuchten Fälle auch die Schalldämmmaße nach DIN EN ISO 140-3 gemessen sowie die bewerteten Schalldämmmaße nach DIN EN ISO 717-1 berechnet und geprüft, inwieweit sich die simulierten Fehlstellen in diesen Werten widerspiegeln. Der erfolgreiche Einsatz eines Mikrofon-Arrays an einem Fensterprüfstand gibt Anlass, über solche Untersuchungen an ähnlichen Objekten und ganzen Häuserfassaden nachzudenken.
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Schallquellenlokalisierung an bewegten Objekten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H. Siller, S. Guérin and B. Barsikow
[A]
Bei der Lokalisierung von Schallquellen mit Hilfe von Mikrofonarrays muss bei bewegten Objekten wie Flugzeugen, Schienen- und Straßenfahrzeugen das Auswerteverfahren angepasst werden, um den Doppler-Effekt zu berücksichtigen. Ein solches aus dem klassischen Beamforming entwickeltes Verfahren wird vom DLR seit einigen Jahren erfolgreich für die Analyse von Verkehrsflugzeugen im Überflug eingesetzt. Das Ingenieurbüro akustik-data wendet ein entsprechendes Verfahren ebenfalls seit Jahren zur Untersuchung von PKW und Nutzfahrzeugen an.
Das klassische Beamforming unterliegt verschiedenen Beschränkungen in Hinsicht auf das Auflösungsvermögen und die Dynamik des Arrays. Diese lassen sich zum einen durch eine optimierte geometrische Auslegung der Mikrofonverteilung und eine hohe Anzahl von Mikrofonen verbessern, zum anderen aber auch durch erweiterte Auswertealgorithmen, die die Abbildungseigenschaften des Arrays berücksichtigen.
Optimierte und an den zu untersuchenden Frequenzbereich angepasste Arrays werden beim DLR für Überflugmessungen eingesetzt. Diese Arrays sind mehrarmige Spiralarrays mit Durchmessern von bis zu 32 m und bis zu 250 Mikrofonen. Zur Untersuchung von bodengebundenen Fahrzeugen haben DLR und akustik-data gemeinsam das so genannte Snowflake Array mit 124 Mikrofonen bei einer Größe von 3,5x3,5 m entwickelt.
Erweiterte Auswertealgorithmen werden beim DLR seit kurzem zur Analyse von Überflügen und bei akustik-data bei der Analyse von Straßenfahrzeugen eingesetzt. Diese Verfahren kompensieren die Abbildungseigenschaften des Mikrofonarrays mit seinen Neben- und Gitterkeulen und erlauben eine räumlich hochauflösende Analyse der Schallquellen mit einer gegenüber dem klassischen Beamforming erhöhten Dynamik. Während das klassische Beamforming bei flächig verteilten Quellen eher noch eine qualitative Methode ist, lassen sich mit den Entfaltungsverfahren die Einzelschallquellen auch quantitativ bestimmen.
Bartel-Friedrich, S.
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Kategoriale Sprachwahrnehmungsexperimente in der Diagnostik der Auditiven Verarbeitungs- und Wahrnehmungsstörungen (AVWS) [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Mühlhaus, W. Vorwerk, S. Bartel-Friedrich and B.J. Kröger
[A]
Zielsetzung: In diesem Beitrag wird ein neues diagnostisches Verfahren zur kategorialen Wahrnehmung ambivalenter Konsonant-Vokal-Silben (CV-Silben) bei auditiv unauffälligen, gesunden Grundschulkindern und diagnostizierten AVWS-Kindern bzw. Kindern mit Verdacht auf AVWS vorgestellt.
Hintergrund: Die Diskrimination und Identifikation sinnfreier Silben ist ein wichtiger Bestandteil in der Diagnostik der AVWS, um Gruppendifferenzierungen zwischen auditiv auffälligen und nicht-auffälligen Kindern vornehmen zu können. Dafür wurden zwei Stimulusgruppen (S1: Formant-Synthese-Stimuli nach Stevens et al., 1978 und S2: Sinewave-Synthese-Stimuli nach Serniclaes et al., 2001) mit ambivalenten akustischen Stimuli erstellt. Die Stimuli der Gruppe S1 wurden bereits in Experimenten zur kategorialen Wahrnehmung normalhörender Personen, die der Gruppe S2 wurden bereits in der Dyslexie-Forschung genutzt. Mit Hilfe der Testverfahren sollen AVWS-Kinder von auditiv unauffälligen Kindern abgegrenzt werden können.
Methode: Es wurden 28 Grundschulkinder (6;6-10;7 Jahre; 11 männlich und 17 weiblich) und 14 Patienten (7;0-10;6 Jahre; 12 männlich, 2 weiblich) der ersten bis vierten Klasse mit beiden Stimulusgruppen untersucht. Von jeder Stimulusgruppe wurden zunächst ein Diskriminationstest und anschließend ein Identifikationstest mit randomisierter Reihenfolge der einzelnen Stimuli durchgeführt. Die Stimuli wurden via Kopfhörer angeboten und konnten benannt oder gezeigt werden. Zur Vermeidung semantischer Assoziationen wurde sinnleeres Bildmaterial angeboten.
Ergebnisse: Das Diagnoseverfahren unter Nutzung der Stimulusgruppe S2 scheint als Baustein in der AVWS-Diagnostikbatterie geeignet zu sein, da es die Gruppen differenzieren kann und damit die Patienten als auffällig erkennt.
Schlussfolgerung: Die hier vorgestellte Methode der Identifikation und Diskrimination ambivalenter akustischer Stimuli in der Diagnostik der AVWS scheint eine sinnvolle Ergänzung zu sein und soll als möglicher Bestandteil einer zukünftigen AVWS-Diagnostik zur Diskussion gestellt werden.
Barth, M.
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Concepts and Realization of Acoustical Tomography [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Holstein, A. Raabe, R. Müller, M. Barth, D. Mackenzie, E. Starke and M. Seliger
[A]
Tomographic techniques are powerful tools for obtaining insight into physical or chemical properties of areas and volumes. There is also a trend to develop these procedures for non-stationary conditions.
We present the realization of a prototype version of a tomographic system for industrial and scientific applications. It includes conceptual work on several levels.
Firstly, the hardware of the system should consist, as far as possible, of an existing product - a multi-channel system with active output. The hardware solution can be applied under a variety of conditions (scalable areas/volumes, adaptive frequencies appropriate to the target and to the physical problem, resilience to background noise etc.). This will be discussed in the technical part of the talk.
Secondly, a general software concept (including several layers of real-time and near-real-time algorithms, inversion techniques and the user interfaces) will be presented and applied to the tomographic system. MATLAB toolboxes for control, algorithms and presentation form the core of the numerical tomography concept. It will be demonstrated that the concept can be applied to tomographic problems of various sizes (scalability).
Two examples are given which demonstrate the scalability of the concept. A small-scale model-size experiment (for educational purpose) of about 1 square meter and an example indoor climate investigation (for a sports hall) are presented.
It is intended to use the tomographic system for educational purposes as well as for the training, preparation and realization phases of expensive measurement campaigns.
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Validation of Acoustic Travel Time Tomography in comparison with conventional in situ measurements [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Daniel, K. Arnold, A. Ziemann, A. Raabe, M. Barth and K. Balogh
[A]
The method of sounding tomography uses acoustical signals from several external source (transmitter) which are detected with umpteen receivers. By inverting a number of single measurements were get information about the spatial distribution of the investigated measurands, whose quality depends on the uncertainties at determination of input parameters (travel time, distance) and on the recoverable resolution.
In contrast to travel time tomography ascertaining wind velocities, the air temperatures deviate systematically from the conventional in situ measurements (e.g. Ultra Sonic Anemometer, Pt100- probes). These deviations are significant in particular during more intense short wave radiation and at high wind velocities. The reasons for this are either systematically deviations at the calculation of the meteorological parameters from the travel time and/or deficiencies in the conventional in situ measurements.
The intention is by means of systematique experimental inquiries to investigate the reasons of these varieties in the air temperature.
In this context, by comparing measurement at a field of view ranging 140 x 160 m2 in a period of four weeks were researched, how different wind direction and wind velocities have an effect on the resulting air temperature and how large the differences in observed temperature between measuring system depending on change of the meteorological conditions are, especially during short wave radiation. Furthermore it is set up to resolve if during the determination of the air temperature from the acoustic virtual temperature the value of the specific heat has to be adjusted.
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An Educational Model for Acoustic Tomographic Imaging [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Barth, P. Holstein, A. Raabe and M. Seliger
[A]
A model apparatus is presented which has been especially designed for educational purposes and experimental testing of tomographic algorithms.
The system is similar to an acoustic tomographic system which has been developed to observe local differences in the sound speed in order to recalculate images of physical parameters which influence the sound speed fields under natural conditions. This technique has been extended to a more general environment. The basis is an acoustic multi-channel spectrometer operating in the audio range. The model spectrometer completely controls the acoustical experiment (emission and reception).
The modular approach is implemented over several levels including the real-time DSP-software, the driver for the acoustic spectrometer and the data-processing concept. The controlling software and the algorithmic part have been developed within the framework of a general toolbox concept for acoustic spectrometers.
The extension of the transportable model enables frequency- and travel-time scaled experiments within the audio and near-ultrasonic range. Different tomographic algorithms can be experimentally verified and optimised due to the modular structure, which enables the easy replacement of code modules. Possible physical effects which can be investigated even under laboratory conditions include the reconstruction of temperature fields and flow fields.
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Akustische Laufzeittomographie Ein Verfahren zur Bestimmung flächengemittelter Temperatur- und Strömungsinformationen in der Atmosphäre mittels akustischer Signale [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Barth, A. Schleichardt, M. Wilsdorf and A. Raabe
[A]
Die Schallgeschwindigkeit in der Atmosphäre hängt im Wesentlichen von den meteorologischen Parametern Temperatur und Wind entlang des Ausbreitungsweges akustischer Signale ab. Diese Abhängigkeit kann genutzt werden, um aus Messungen der Laufzeit bei bekanntem Ausbreitungsweg der Signale (Positionen der Sender und Empfänger) Rückschlüsse auf diese Parameter zu ziehen.
Der Einsatz tomographischer Techniken erlaubt es, aus Laufzeitdaten, die entlang verschiedener Ausbreitungswege durch ein Untersuchungsgebiet erfasst wurden, Flächenmittelwerte der meteorologischen Parameter im Untersuchungsgebiet zu bestimmen.
In der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse von Simulationen mit bekannten Verteilungen von Temperatur und Strömung sowie Messergebnisse innerhalb eines Untersuchungsgebietes von ca. 100 m Länge, 12 m Breite und 2,50 m Höhe vorgestellt. Ein Vergleich der Messergebnisse mit Punktmessungen anderer meteorologischer Messgeräte, die in verschiedenen Höhen im Untersuchungsgebiet aufgestellt wurden, zeigt eine qualitative Übereinstimmung der Ergebnisse. Der Vergleich verdeutlicht aber auch, dass eine quantitative Übereinstimmung wegen der unterschiedlichen räumlichen Ausdehnung des Einflussgebietes auf die Messung mit dem jeweiligen System nur begrenzt gegeben ist.
Das Verfahren der akustischen Tomographie eignet sich daher insbesondere für Untersuchungen, bei denen räumliche Mittelwerte der meteorologischen Parameter Temperatur und Strömung von Bedeutung sind.
Barth, R.
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Passiver Schallschutz: Erfassung und Darstellung passiver Schallschutzmaßnahmen an großen europäischen Verkehrsflughäfen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H. Arps, R. Barth, A. Hermann and F. Schulze
[A]
Das Thema passiver Schallschutz an Flughäfen nimmt im Rahmen der Diskussionen zum Lärmschutz eine wichtige Stellung ein und wird zukünftig, aufgrund der einheitlich prognostizierten Wachstumsraten im Luftverkehr, vermutlich noch an Bedeutung gewinnen. Die Recherche Erfassung und Darstellung passiver Schallschutzmaßnahmen umfasst den aktuellen Stand zu Förderprogrammen an insgesamt 23 europäischen Flughäfen. Zum ersten Mal liegt damit eine Dokumentation vor, die einen Vergleich zwischen den unterschiedlichen Methoden, Kriterien und Maßstäben zur Umsetzung der Förderprogramme ermöglicht, um z. B. Anhaltspunkte für die Ausgestaltung zukünftiger Schallschutzprogramme zu erhalten. Die Studie beschreibt für jeden ausgewählten Flughafen nach Möglichkeit eine Darstellung zum aktuellen Stand des passiven Schallschutzes, über den Charakter des Schutzprogramms (freiwillig, Gesetzesauflage etc.), über die Form der konkreten Umsetzung sowie Ausgestaltung und beschreibt den definierten Schutzstatus (Schutzgebiet und Schutzziel).
Der Stand zur Umsetzung sowie Planung der Förderprogramme variiert an den betrachteten Standorten sehr stark untereinander. Während an einzelnen Flughäfen für Schutzmaßnahmen kein Bedarf gesehen wird bzw. kein Programm geplant ist, sind an anderer Stelle differenzierte Lärmschutzkonzepte entwickelt und umgesetzt worden. Für die internationalen Verkehrsflughäfen in Deutschland sind fast durchgängig über das (veraltete) Fluglärmgesetz hinausgehende Regelungen getroffen worden. Die Regelungen basieren teilweise auf freiwilligen Programmen, teilweise auf Vorgaben durch die zuständigen Behörden oder Gerichte. Die definierten Richtwerte unterscheiden sich ebenso je nach Flughafen. Hinsichtlich der verwendeten Methoden (z. B. Darstellung der Betriebsrichtungsverteilung, Berücksichtigung Bodenlärm) zur Bemessung der Schutzprogramme existieren ebenso deutliche Unterschiede. Die Flughäfen im europäischen Ausland weisen ebenso ein sehr differenziertes Bild auf.
Barthod, M.
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Reactive Noise Control By Means Of Cavities Excited By Air Flow [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Hayne, M. Barthod and J.-L. Tebec
[A]
Air traffic gives rise to high noise levels that cause intense annoyance to local populations. Although over time aircraft noise has been considerably reduced, the growth in size and the increase in number of aeroplanes bodes ill for noise pollution. Presently, new guidelines and legislation outline more drastic rules : objectives defined in 2002 require a 3dB cut in noise pollution. That's why manufacturers have kept working for many years on landing and take-off noise as well as on aerodynamic and engine noise.
A major breakthrough came for noise reduction with the conception of double flow engines at high ratio dilution. As regards fan noise, it is contained by the use of absorbent materials covering the engine housing. This material, chosen because of its high-mechanical-performance properties has a honeycomb form. Perforation of the outside coating brings about significant improvement in noise radiation although the feature is still imperfectly understood.
Our study focuses on experimental demonstrations pertaining to the physical characteristics found in the honeycomb material considered as a Helmholtz type cavity network. We demonstrate the reactive nature of these cavities as they undergo the pressure of sound waves and air flow, a second major factor acting upon the cavities. A test bench makes it possible to measure the acoustic reduction obtained by air flow and to show the feature of reactive noise control when both features concur.
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Study on the threshold of gearbox rattle noise in automotive [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Barthod, J.-L. Tebec and J.C. Pin
[A]
Automobile noise has been considerably reduced as interest in environmental concerns as well as a need for more acoustic comfort have increased.
One source of noise in a car, among many, is associated with powertrain. With improvement in engine design, the perception of noise that went formerly unnoticed has become a problem, such as gearbox noise, a well-known source of irritation detrimental to vehicle comfort.
One such case is the noise, referred to as 'rattle noise', caused by fluctuations in engine torque. These fluctuations generate considerable shock, typically irregular in nature being the result of multitudinous factors.
The study, explains the mechanical features involved when gear teeth knock, with attention paid to both causes and prevailing gear box conditions when this happens, leading to a better understanding of the problem.
The first stage entails test bench conceptualizing and materializing to reproduce, (using simplified gearboxes), all the angular oscillations coming from the transmission shaft by changing any temporal or frequency characteristics so as to study the rattle noise in all possible configurations. The study allowed us to monitor the influence of range, frequency composition and harmonic component phases involved in the acyclism at the threshold level of rattle. It becomes henceforth possible to determine at which point rattle occurs in each engine architecture in the cinematic transmission chain of each vehicle.
Bartolomaeus, W.
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Der akustische Reifenabdruck − Versuch einer Analyse [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
W. Bartolomaeus
[A]
Der Vorbeifahrpegel von Pkw und Lkw ist - zumindest bei den auf Autobahnen üblichen Geschwindigkeiten - dominiert von dem Geräusch Reifen/Fahrbahn. Anhand schmalbandiger und zeitlich hochaufgelöster spektraler Analysen wird der Versuch unternommen, die Reifen/Fahrbahn-Geräusche aus Vorbeifahrten von Pkw und Lkw hinsichtlich ihrer Entstehungsmechanismen (z.B. radiale Reifenschwingung bzw. Air-pumping) zu unterscheiden. Durch Korrektur der spektralen Daten hinsichtlich Doppler-Verschiebung und Pegelminderung aufgrund des wachsenden Abstandes kann die Abstrahlcharakteristik in einem breiten Winkelbereich von ca. +/- 80 angegeben werden. Eine Mittelung über ein größeres Fahrzeugkollektiv in unterschiedlichen Geschwindigkeitsklassen wird dazu herangezogen, das für die jeweilige Fahrbahn charakteristische geschwindigkeitsabhängige Spektrum anzugeben und damit den für die Geräuschentstehung zugrundeliegenden Mechanismus aufzudecken. Ein anderer Ansatz läuft über die Zeitreihenanalyse der gefilterten Geräuschamplituden. Techniken der spektralen Analyse wie Leistungsspektrum und Autokorrelation können hier zur Bestimmung des Attraktor-Typs herangezogen werden, der in der Chaostheorie zur Charakterisierung nichtlinearer dynamischer System herangezogen wird. Neben der Bestimmung der Lyapunov-Exponenten kann mittels Time-Delay Methode (TDM) z.B. die Korrelationsdimension bestimmt werden. Alle diese Analysen haben zum Ziel, durch ein besseres Verständnis der Mechanismen der Schallentstehung - insbesondere in der Grenzfläche Reifen/Fahrbahn - geeignete Maßnahmen zu dessen Reduzierung zu entwickeln. Es besteht die Hoffnung, dass dies bei dem nichtlinearen strömungsakustischen Phänomen des Air-pumping mit Hilfsmitteln der Chaostheorie gelingt.
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Schallabstrahlung von der Straße [DAGA 2002 (Bochum)]
W. Bartolomaeus
[A]
Die Straße ist Ursache für den Straßenverkehr und damit auch für den damit verbundenen Lärm. So strahlen die Fahrzeuge über Motor, Getriebe und Auspuff Schall ab. Zusätzlich werden von der Fahrbahnoberfläche die Reifen zu Schwingungen angeregt, sowie Luftschall in der Kontaktzone Reifen-Fahrbahn erzeugt. Diese und ähnliche Mechanismen der Schallentstehung sind zum großen Teil bekannt. Die Frage nach dem durch die Straße bedingten Anteils am Reifen-Fahrbahn-Geräusch ist dagegen fast so philosophisch wie die Frage nach der Lautstärke einer einzelnen klatschenden Hand. Die Angabe von Pegeldifferenzen für einen Straßenbelag relativ zu einem Referenzbelag sind aber für große Fahrzeugkollektive statistisch gesichert und können auch in Terzspektren angegeben werden. Insbesondere soll hier der Frage nachgegangen werden, ob die Straße als schwingfähiges System in der Lage ist Schall in nennenswerten Umfang abzustrahlen. Erste Abschätzungen des transienten Überrollschalls von Asphaltstraßen deuten auf die Erzeugung von Schalldruckpegeln hin, die aber mindestens um 20 dB unter denen des Reifen-Fahrbahn- Geräusches liegen. Um zumindest für tieffrequente Schallanteile im Bereich der Eigenschwingung des Straßenoberbaus bei ca. 80 Hz einen größeren Schalldruck zu erreichen, müssten geeignete Anregungsmechanismen vorhanden sein. Hierbei kämen die Vielfachen der Achsschwingungen von Lkw in Betracht, die im Bereich von 20 Hz liegen. Durch ein stark nichtlineares Materialverhalten und eine geeignete Impedanzanpassung zwischen Reifen und Asphalt könnte diese Anregung verstärkt werden. Damit könnte der akustische Unterschied verschiedener Straßen gleicher nomineller Bauart erklären werden.
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Schallabsorption von Straßenoberflächen [DAGA 2003 (Aachen)]
W. Bartolomaeus
[A]
Die Schallabsorption spielt bei offenporigen Straßenoberflächen eine wichtige Rolle bei der Minderung von Verkehrsgeräuschen. Mindestens ebenso wichtig ist es, die hauptsächlichen Entstehungsmechanismen des Reifen-Fahrbahn-Geräuschs zu unterdrücken. Dies sind die Schallabstrahlung von Reifenschwingungen und die Anregung von Luftschallquellen in der Kontaktzone Reifen-Fahrbahn. Daraus ergibt sich die Anforderung an eine möglichst ebene Fahrbahnflächen mit guter Entlüftung und hoher Porosität. Anhand des speziell für offenporige Straßenoberflächen entwickelten Modells von HAMET wurde eine theoretisch begründete Optimierung der Schallabsorption von offenen Straßendecken versucht. Neben den Größen Strömungswiderstand, Porosität und Strukturfaktor wurden weiterer Optimierungsparameter aus der Textur der Fahrbahnoberfläche abgeleitet. Der Strömungswiderstand der Fahrbahnoberflächen wird dabei mit Hilfe der äquivalenten Sandrauheit beschrieben. Anhand von Laboruntersuchungen am Kundt'schen Rohr an künstlichen und natürlichen Proben von Straßenoberflächen wurde der Geltungsbereich des Modells von HAMET ermittelt. Durch Weiterentwicklungen am Modell konnte dieses auch für offene Fahrbahndecken ohne durchgängiges Hohlraumsystem angewendet werden.
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Low Noise Road Traffic - Results from test site B56 [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
W. Bartolomaeus
[A]
The project ''low noise road traffic'' was part of the integrated project ''low noise traffic''. It was finished for the most part end of 2003. During the project together with our 15 partners from industry, institutes and universities we developed new road surfaces, new tires, a new wheel housing and new bridge crossings. On our test site, B56 near Düren, 10 different surfaces were build. Results from both controlled pass-by and statistical pass-by measurements over two years from these sections are shown.
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Das deutsche Berechnungsverfahren für Lärmbelastung durch den Straßenverkehr [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
W. Bartolomaeus
[A]
Am 16. August 2003 veröffentlichte die EU-Kommission eine Empfehlung über den ''Leitfaden für die geänderten vorläufigen Berechnungsmethoden für Industrie-, Flug-, Straßenverkehrs- und Eisenbahnlärm und diesbezügliche Emissionsdaten''. Darin werden die notwendigen Anpassungen der französischen Berechnungsmethode ''NMPB-Routes-96 (SETRA-CERTU-LCPC-CSTB)'' an die EU-Richtlinie 2000/49/EG dargestellt.
Die Aufgabe bestand nun darin, aus dem deutschen Lärmprognoseverfahren, den ''Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen'' (RLS-90), eine geeignetes Interimsver-fahren für die Ziele der EU-Richtlinie (Lärmkartierung und Aktionspläne) zu entwi-ckeln.
In diesem Beitrag werden die Änderungen der angepassten RLS gegenüber der ur-sprünglichen Version dargestellt. Anhand von ausgewählten Rechenbeispielen wer-den die Auswirkungen dieser Änderungen auf die Ermittlung der Immissionsschall-pegel auch im Vergleich zur angepassten Interimsmethode der EU-Kommission auf-gezeigt.
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Über die Korrelation von Fahrzeuggeräuschpegeln mit in situ gewonnenen Messergebnissen zum Strömungswiderstand, zur Wasserdurchlässigkeit und zum Absorptionsgrad von offenporigen Asphalten [DAGA 2005 (München)]
J. Hübelt, H. Schmid, W. Bartolomaeus and F. Wellner
[A]
Unter den heutzutage eingesetzten Fahrbahnbelägen weisen offenporige Beläge, insbesondere offenporige Asphalte, die besten lärmmindernden Eigenschaften auf. Bei ordnungsgemäßer Ausführung lässt sich ein gegenüber nicht offenporigem Asphalt um bis zu 6 dB verminderter Lärmpegel beobachten.
Zwei verschiedene physikalische Mechanismen können dafür verantwortlich gemacht werden:
- Die vom rollenden Reifen verdrängte Luft kann in der Aufstandsfläche teilweise in das offene Porenvolumen entweichen. Dadurch verlaufen die Vorgänge bei der Kompression und Dekompression der Luft unter dem Reifen weniger heftig und es entsteht weniger Schall.
- Die offenporige Deckschicht wirkt als poröser Schallabsorber. Sowohl in unmittelbarer Nähe der Schallquelle (Reifen-Fahrbahn-Kontakt) als auch bei der Ausbreitung des Schalls über dieser Schicht erfolgt daher eine teilweise Aufnahme der Schallenergie und damit eine Pegelminderung.
Um herauszufinden welcher Grad der Lärmminderung von einem bestimmten evtl. verschmutzten Belag erwartet werden kann, wurden in den vergangenen Jahren unterschiedliche Methoden angewandt. Neben direkten Methoden, wie z.B. die Messungen des ''statistischen Vorbeifahrtpegels'' sind darunter auch indirekte, in situ durchführbare Methoden eingesetzt worden.
Ziel der im Vortrag vorgestellten Arbeiten war die Entwicklung eines in situ Verfahrens zur Charakterisierung der akustischen Eigenschaften offenporiger Straßenbeläge. Dieses Verfahren sollte dabei auf indirektem Wege quantitative Aussagen über den zu erwartenden ''Vorbeifahrtpegel'' nach der Methode der '' Statistischen Vorbeifahrt' liefern.
Dazu sind an mehreren Messorten Werte zur Wasserdurchlässigkeit, zum effektiven spezifischen Strömungswiderstand und zum Schallabsorptionsgrad aufgenommen worden. Die auf diese Weise gewonnenen Messwerte wurden anschließend den jeweiligen Ergebnissen für den ''statistischen Vorbeifahrtpegel'' gegenübergestellt.
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Bestimmung der Einfügungsdämpfung an verkürzten Lärmschutzwänden [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Schulze, J. Hübelt, M. Auerbach and W. Bartolomaeus
[A]
Die In-situ-Bestimmung der Einfügungsdämpfung von Prototypen neuartiger Lärmschutzwände (Lsw) und deren Varianten im Originalmaßstab erfolgt bisher durch Messung mit einem Einzelmikrofon. Diese Methode erfordert den Aufbau der zu prüfenden Wand am Einsatzort über eine Länge von typischerweise 200 m. Damit sind erhebliche Kosten sowie gegebenenfalls Beeinträchtigungen des laufenden Verkehrs verbunden.
Ziel der vorliegenden Untersuchungen ist die Entwicklung und Erprobung eines neuartigen kostengünstigen Messverfahrens zur In-situ-Bestimmung der spektralen Einfügungsdämpfung einer Lsw. Dabei soll die Einfügungsdämpfung der Lsw mit einer Länge von 200 m durch Messung mit einem Mikrofonarray-Messsystem an einer stark verkürzten Wand von ca. 20 m Länge bestimmt werden. Bei erfolgreichem Einsatz des Verfahrens kann der beschriebene Aufwand auf etwa 10 % reduziert werden.
Es wurden Messungen zur Bestimmung der spektralen winkelabhängigen Einfügungsdämpfung einer Referenz-Lärmschutzwand im Raum Sachsen durchgeführt. Dabei wurden zeitgleich das Einzelmikrofon- und das neuartige Mikrofonarray-Verfahren mit optimiertem Linienarray angewendet. Messtechnische Untersuchungen erfolgten zum einen mit Hilfe einer stationären Punktschallquelle, zum anderen bei kontrollierter Vorbeifahrt eines PKWs mit konstanter Geschwindigkeit. Die Ergebnisse der Messverfahren wurden gegenübergestellt und die Unterschiede beider Verfahren in Abhängigkeit von der Frequenz und dem Schalleinfallswinkel analysiert.
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Auswirkung der Kohärenz auf die Schallausbreitung [DAGA 2008 (Dresden)]
W. Bartolomaeus and M. Chudalla
[A]
Das Vorbeifahrtgeräusch von Straßenfahrzeugen wird bei Simulationsprogrammen der Schallausbreitung (z. B. BEM) und zunehmend auch bei Schallausbreitungsprogrammen (z. B. NORD 2000) mit kohärent abstrahlenden Punktschallquellen modelliert. Diese Annahme kann nicht unbedingt als allgemein gültig angenommenen werden. Messungen von Vorbeifahrten zeigen vielmehr, dass die in unterschiedliche Richtungen abgestrahlten ''Schallstrahlen'' schon bei einer relativ kleinen Winkeldifferenz bei höheren Frequenzen nur noch einen geringen Kohärenzgrad aufweisen. Es wird diskutiert, welche Folgerungen dies auf die Unterschiede zwischen phasengerechter bzw. energetischer Pegeladdition bei einzelnen Frequenzen, bei Terzen und für den gesamten A-bewerteten Pegel hat.
Bartosch, T.
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Prediction of Vehicle Interior Noise in High Frequency Range using Statistical Energy Analysis Hybrid Method [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
I. Hauer, K. Jalics, H.-H. Priebsch and T. Bartosch
[A]
The application of Statistical Energy Analysis (SEA) in the development process of
Vehicles has been intensified during the last years. On one hand, experimental SEA is applyed to investigate improvements of existing design. On the other hand, simulation models of vehicle ensembles and entire vehicles are analysed by means of random properties of a network of coupled subsystems in the high frequency range.
However, predictive analyses still require specific experience to extrapolate SEA models of new desing out of existing ones. The specific problem is the efficient and precise adaption of transmission loss factors, as usually, a support by experimental SEA is not possible.
To avoid these problems, the Hybrid Approach of SEA can be introduced. FEM models of all parts are used to simulate the SEA tests and provide internal and coupling loss factors to be used in SEA simulation models as a result.
The paper describes the procedure applyed for Hybrid SEA. An example of interior noise prediction for a passenger car in the frequency range above 500 Hz is given. Specifically, the validation of the Finite Element Model required for high frequency range is discussed and the validation of the SEA Hybrid model is presented. Finally, the benefits of the methoddology compared to the common SEA approch are shown.
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A combined modelling approach for improved SEA predictions in automotive applications [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
T. Bartosch, C. Fankhauser, M. Vorraber and A. Glettler
[A]
For automotive engineers the predictive SEA with tools like AutoSEA and the measuring method of the experimental SEA with e.g. LMS ESEA are often two worlds.
SEA prediction is used to check well-known parameters like the sound insulation of a material/layer combination and to detect some of the main sound transmission paths to the driver's ear.
The experimental SEA is fundamentally based on transfer functions and allows under certain well-known SEA assumptions the calibration of internal and coupling loss factors between subsystems.
A new aspect, which seems very promising, is the combination of the analytical modelling and the experimental modelling in order to gain a better simulation accuracy. This goal can easily be achieved if the experimental and the analytical modelling processes result in an identical subsystem partitioning. On the other hand Magna Steyr's practise shows that this strict modelling instruction cannot be fulfilled in daily work. Therefore special techniques for merging the two worlds are outlined in the following.
Besides experimental SEA it is further shown how a new hybrid FEM-SEA approach can be used in order to improve analytical SEA models.
This contribution will give a brief overview over applied SEA modelling techniques and then point out the power of combined simulation. A strongly reduced AutoSEA model for airborne as well as structural noise is proposed and the results are discussed. From the authors' point of view the combined analytical and experimental approach is very likely to become the SEA modelling technique of the future.
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Vibro-acoustic optimisation process based on hybrid SEA modelling of a trimmed body vehicle [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Bartosch, G. Müller and T. Eggner
[A]
The hybrid SEA modelling technique based on the well known power injection method is an essential technique which is required for the build up of trimmed body complete vehicle SEA models which are able to predict air- and structure borne noise sources with sufficient accuracy. We outline our MATLAB based modelling and integration techniques which are used in order to build up and validate hybrid AutoSEA models of trimmed body vehicles.
The optimisation task only makes sense with respect to SEA model excitation which represents a realistic load case. Therefore an effective power source estimation process based on a roller dynamometer measurement which is able to determine engine and rolling noise sources is shown. Instead of a transient SEA analysis we use a piecewise stationary approach for the calculation of SEA run-up data.
MAGNA Steyr's vibro-acoustic optimisation process is shown using a compact class vehicle as an example. This process is based on the vibro-acoustic potential analysis which selects the most sensitive model parameters, then calculates the vibro-acoustic potentials and last but not least provides target values of these parameters. It turns out that these data are representing an effective interface between system supplier and material supplier in order to optimise vibro-acoustic concepts and components.
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Investigation of Possibilities for Improvement of Hybrid SEA Models with the Integration of Measurement Data [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Eggner, G. Müller and T. Bartosch
[A]
In order to increase the reliability of analytical SEA models there will be measured parameters as damping loss factors and coupling loss factors integrated into the model to get a hybrid SEA model. This model, based on experimental and geometrical subsystem data, is used for the simulation of the vibro acoustic behaviour.
One of the challenges of the hybrid approach exists in the modelling of so-called triple couplings (fluid structure fluid), especially if only sub-paths of the entire coupling were measured. Here advices to possible modelling strategies are to be given by measurement and simulation comparisons. A second point lights up possibilities for the reduction of the measurement effort: Beside from obviously advantages such as cost and time saving it concerns here mainly the not always ensured measurability of certain SEA subsystems. It is to be analysed by measuring comparisons whether the coupling loss factor determinations can be done by the measurement of only one of the two directions, if certain characteristics of the joined subsystems of the transmission path are known.
By the introduced improvements the integration of the measuring model into the analytic SEA model can increase the prediction quality of the hybrid SEA model
Bartsch, G.
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Eine Vergleichsstudie zur Erweiterung der akustischen Planung allgemeiner Innenraumprobleme mittels hybrider Simulation [DAGA 2000 (Oldenburg)]
G. Bartsch
[A]
Die heute in der Raumakustik eingesetzten Programmpakete basieren typischerweise auf einem geometrischen Strahlenmodell (z.B. 'akustisches Raytracing'). Zur L''osung akustischer Innenraumprobleme kleiner R''aume bzw. bei tiefen Frequenzen mu''s aus Genauigkeitsgr''unden jedoch auf Verfahren zur''uckgegriffen werden, deren Basis die direkte Implementierung der Helmholtz-Gleichung ist (z.B. Finite Elemente, FEM). Letztere lassen jedoch aufgrund deren Komplexit''at (Rechenzeit, Speicherplatz) keine praktikable Simulation im oberen Frequenzbereich zu. Eine Vergleichsstudie zwischen einem kommerziellen und zwei am Institut entwickelten Simulationspaketen aus den obengenannten Verfahrensklassen erlaubt nun, deren Einsatzbereich in Form eines Effizienzma''ses (Genauigkeit/Rechenzeit) innerhalb des gesamten akustisch interessanten Frequenzbereichs abzuleiten. Damit ist die Grundlage f''ur eine hybride Erweiterung der raumakustischen Simulationspakete basierend auf Teilchen- und Wellenmodell gegeben. In diesem Vortrag werden die im Rahmen der Vergleichsstudie gewonnenen Ergebnisse pr''asentiert. Dar''uber hinaus wird insbesondere auch auf den (quantitativen) Einflu''s der Basiseffekte (Direktschall, Reflexion und Beugung) in einfachen geometrischen Anordnungen eingegangen. Fernziel dieser Arbeit ist es, mit einem Simulationsmodul sowohl Phaseneffekte (Beugung, Moden) zu ber''ucksichtigen als auch den oberen Frequenzbereich effektiv zu simulieren.
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Lokale Verfeinerungen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
G. Bartsch and A. Franck
[A]
Bei der praktischen Durchf''uhrung einer Simulation mittels Finiter Elemente Methode (FEM) m''ussen verschiedene Bedingungen erf''ullt sein. Eine davon ist, da''s das zu betrachtende Volumen geeignet diskretisiert sein mu''s. Bei der Simulation in fluiden Medien wird eine Diskretisierung mit sechs Knoten pro Wellenl''ange als ausreichend bezeichnet. In vielen F''allen kann aber aufgrund des stark anwachsenden Rechenaufwandes mit steigender Knotenzahl respektive steigender Frequenz, die Diskretisierung nicht mehr in Einklang mit dieser Regel gebracht werden. Genau hier ist der Ansatzpunkt f''ur lokale Verfeinerungen: Basierend auf einer Grunddiskretisierung unterhalb der Ma''sgabe nach der 'sechs Knoten pro Wellenl''ange'-Regel wird in Raumgebieten, in denen relativ hohe Schalldruckgradienten vermutet werden, feiner diskretisiert. Die Teile eines Raumes (hier die Subvolumina) werden somit nach ihrer akustischen Relevanz vernetzt. Werden lokale Verfeinerungen nicht mehr manuell vorgenommen, sondern durch den FE-Solver eingestellt, so spricht man von adaptiver FEM. Bei gleichzeitiger Anwendung von Multigrid-Algorithmen gelangt man schlie''slich zur Klasse der sogenannten adaptiven Multigrid-Algorithmen. Im Rahmen dieses Vortrages wird das Verfahren lokaler Verfeinerungen vorgestellt. An einem Fallbeispiel wird gezeigt, wie mit Hilfe lokaler Verfeinerungen akustische Simulationen effizienter durchgef''uhrt werden k''onnen.
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Optimierung von FE-Rechenkernen für die niederfrequente Schallfeldsimulation [DAGA 2003 (Aachen)]
G. Bartsch
[A]
Der Optimierung von Rechenkernen für die wellentheoretisch basierte Schallfeldsimulation mittels der Methode der Finiten Elemente wurde bislang wenig Beachtung geschenkt. Grund für diese Vernachlässigung war, daß bisher davon ausgegangen wurde, daß durch Taktratensteigerung moderner CPUs, der größte Teil an Geschwindigkeitssteigerung von FE-Codes erzielt werden könne. In [1] konnte aber nachgewiesen werden, daß nicht die Taktrate der CPU, sondern die Übertragungsgeschwindigkeit zwischen Speicher und CPU die dominierende Größe hinsichtlich der Performance von FE-Codes ist. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurden Optimierungsstrategien für die niederfrequente Schallfeldsimulation entwickelt, die im Rahmen dieses Vortrages vorgestellt und bewertet werden. [1] Bartsch, G. (2002): Effiziente Methoden für die niederfrequente Schallfeldsimulation; Dissertation; Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik, RWTH Aachen.
Bartsch, M.
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Übergang von transient zu stationär evozierten otoakustischen Emissionen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Bartsch, M. Mauermann and B. Kollmeier
[A]
Aus psychoakustischen Experimenten zur Nachverdeckung und aus Experimenten zur Testtonintegration ergibt sich eine Zeitkonstante von ca. 200 ms, die als untere Grenze für im psychoakustischen Sinne stationäre Signale angesehen werden kann (Zwicker und Fastl, 1990). Bei der Messung von otoakustischen Emissionen wird je nach Dauer des Stimulus zwischen transient-evozierten (TEOAE) und simultan-evozierten otoakustischen Emissionen (SEOAE) unterschieden. Während SEOAE den Zustand der Cochlea in einem quasi-stationären Zustand widerspiegeln, werden TEOAE als eine Art Impulsantwort des Innenohres aufgefaßt. Inwiefern die cochleäre Verarbeitung unterschiedlich langer Stimuli sich in einer Änderung der Eigenschaften im Übergang von TEOAE zu SEOAE widerspiegelt, d.h. ab welcher Zeitdauer Signale zur Messung otoakustischer Emissionen als stationär betrachtet werden können, ist bisher nicht genau geklärt. Im Vordergrund dieser Untersuchung steht die Frage, ob sich eine Zeitkonstante finden läßt, die den Übergang von TEOAE zu SEOAE kennzeichnet und inwieweit diese OAE-Zeitkonstante mit psychoakustischen Zeitkonstanten vergleichbar ist. Hierzu werden die Quotienten der RMS-Werte von Antwort und Stimulus als direktes Maß für den Energiegehalt der gemessenen Antworten in Abhängigkeit von der Stimulusdauer bestimmt. Falls diese ein Wachstum zeigen, das in eine Sättigung übergeht, könnte der Zeitpunkt dieses Übergangs gleichzeitig als die gesuchte Zeitkonstante gedeutet werden. Weitere Parameter neben der Stimulusdauer (der Sinus- und Chirpsignale) sind die verwendete Stimulus-Frequenz sowie der Darbietungs-Pegel. Zur Versuchsdurchführung wird ein von Keefe (1998) beschriebenes Messparadigma benutzt, das die Trennung von Stimulus und nicht-linearer Antwort für TEOAE und SEOAE gleichermaßen ermöglicht.
Barzen, S.
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Silicon Microphone Development at Infineon Technologies [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Barzen, M. Brauer, M. Füldner and A. Dehé
[A]
Within the framework of the nationally funded project ''Silicon Microphones for Array Applications''(BMBF 16SV1273), which started in Feb. 2001, Infineon Technologies AG has developed Silicon micromachined condenser microphones for applications in automotive and hearing aids.
The advantages of Silicon Microphones compared to electrets are their ability to sustain temperature in excess of 300C, their long term stability and their good reproducibility in terms of sensitivity and noise. These are important facts for precise matching of microphones in array solutions.
This paper will show how Silicon microphones are processed in a standard six inch CMOS fab. Innovative surface and bulk micromachining processes have been developed to realise the microphone functionality. Basically, the microphone consists of a thin poly-Silicon membrane electrode which has precise distance of about 2m to a highly perforated counter electrode. Monolithically integrated microphones as well as two chip solutions have been developed. Especially the hybrid integration opens up a wide spectrum of applications in terms of signal conditioning. Microphones have been realized with sensitivities of up to 30mV/Pa at 2.5V bias and without amplification. These microphones show superior noise equivalent sound pressures of only 25dB(A). With the aid of the developed simulation tools Infineon is nowadays capable of designing microphones to a given specification. Especially the surface mount device packages allow automatic manufacturing and reflow soldering of the devices.
Baschnagel, K.
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Anforderungen an Beschallungsanlagen für Hörsäle [DAGA 2003 (Aachen)]
K. Eggenschwiler and K. Baschnagel
[A]
Bei einer bestimmten Grösse von Unterrichtsräumen ist der Einsatz von Beschallungsanlagen erforderlich. Bei solchen Anlagen werden zwar in der Regel technisch hochwertige Komponenten eingesetzt. Leider sind die erzielten Resultate trotzdem häufig unbefriedigend. Dem Pflichtenheft und dem Beschallungskonzept mit seinem Zusammenspiel von Nutzung, Raum- und Elektroakustik wird viel zu wenig Bedeutung zugemessen. Im Vortrag werden die Anforderungen an solche Anlagen erläutert und das richtige Vorgehen bei Planung und Realisierung dargestellt. Anhand von Fallbeispielen werden Beschallungskonzepte gezeigt welche eine maximale Sprachverständlichkeit bei guter Klangtreue und richtiger Ortung der Originalquellen gewährleisten. Schliesslich folgt ein Hinweis auf Höranlagen für Hörbehinderte. Die Ausführungen stützen sich auf die Empfehlungen der Schweizerischen Gesellschaft für Akustik SGA: ''Beschallungsanlagen für Sprache''.
Basel, B.
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Akustische Windkanalmessungen an generischen Geometrien [DAGA 2005 (München)]
B. Basel, A. Kolb and M. Grünewald
[A]
Im Rahmen des Projekts 'Leiser Verkehr' wurden im Akustischen Winkanal in Braunschweig (AWB) vorwärtsgeneigte Treppenstufen mit unterschiedlichen Abrundungsradien sowie ein Hohlraum aeroakustisch vermessen. Die Resultate der Fernfeld- sowie der Oberflächenmessungen zeigen beim Hohlraum eine Resonanzfrequenz, welche mit der analytisch berechneten vergleichbar ist. Die genannten Geometrien wurden bei 30,40,50 und 60 m/s angeströmt. Die Auswertung der Array-Messungen sowie der Fern- und Oberflächenmessungen werden in diesem Beitrag analysiert.
Basner, M.
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The influence of nocturnal aircraft noise on humans – a new comprehensive approach [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Basner, H. Buess, N. Luks, H. Maass, L. Mawet, E. Mueller, U. Mueller, C. Piehler, G. Plath, E. Rey, A. Samel, M. Schulze, M. Vejvoda and J. Wenzel
[A]
Aufgrund des stetig steigenden Luftverkehrsaufkommens nimmt die Nachtfluglärm-Problematik einen immer größeren Stellenwert ein. Das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin untersucht seit 1999 den Einfluss von Nachtfluglärm auf den menschlichen Schlaf, die Leistungsfähigkeit und das Befinden. In vier repräsentativen Laborstudien werden insgesamt 128 Probanden über 13 aufeinanderfolgende Nächte im Schlaflabor untersucht. Neben den physiologischen Messgrößen Polysomnographie (EEG, EOG, EMG), Atmung, EKG, Fingerpulsamplitude und Aktometrie werden computergestützte Leistungstests durchgeführt, mit denen fluglärmbedingte Einflüsse auf die Merkfähigkeit, die Reaktionsgeschwindigkeit und die Hand-Auge-Koordination überprüft werden. Das subjektive Empfinden wird mit standardisierten Fragebögen erfasst. Zusätzliche werden die Stresshormone Adrenalin, Noradrenalin und Kortisol im nächtlichen Sammelurin bestimmt. Die Fluggeräusche wurden mit Klasse-1-Schallpegelmessern in den Schlafräumen von Flughafenanwohnern aufgezeichnet. Die korrekte Wiedergabe im Schlaflabor wird durch das individuelle akustische Einmessen jeder Schlafkabine garantiert. Die Versuchspersonen erhalten nach zwei Gewöhnungsnächten über neun aufeinander folgende Nächte in der Zeit von 23:00 bis 7:00 Uhr zwischen 4 und 128 Fluggeräusche pro Nacht mit Maximalpegeln zwischen 50 und 80 dB(A). Durch die gleichzeitige Ausgabe eines Triggersignals ist erstmals eine ereigniskorrelierte Auswertung mit einer zeitlichen Auflösung von bis zu 5 msec möglich. Die Ergebnisse aus den Laborstudien werden in zwei Feldstudien an 64 Versuchspersonen mit derselben Messtechnik, wie sie im Labor zum Einsatz kommt, validiert. Insgesamt werden über 2200 Probandennächte aufgezeichnet, anhand derer ein belastbarer Kriterienkatalog für die Beurteilung und Bewertung von Nachtfluglärmwirkungen auf den Menschen erstellt werden soll. Zwischenergebnisse der ersten beiden Laborstudien mit 64 Probanden (832 Nächte) liegen bereits vor und werden auszugsweise auf der Tagung präsentiert.
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Auswirkungen von Nachtfluglärm auf den Schlaf: Aufbau und Ergebnisse der akustischen Messungen während der DLR-Feldstudie 2001-2002 [DAGA 2005 (München)]
U. Mueller and M. Basner
[A]
Das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin untersuchte von 1999-2003 den Einfluss von Nachtfluglärm auf den menschlichen Schlaf, das Befinden und die Leistungsfähigkeit.
Feldstudien waren ein Teil dieser Untersuchung und fanden im Umfeld des Kölner/Bonner-Flughafens mit starkem Nachtflugbetrieb statt. Dort wurden im Verlauf von 15 Monaten insgesamt 64 Probanden an 46 verschiedenen Messstellen an je neun aufeinander folgenden Nächten untersucht. Drei Klasse 1 - Schallpegelmesser zeichneten an jeder Messstelle und in jeder Nacht simultan die Schalldruckpegel und die Schalldateien außen und innen am Ohr des Schläfers auf. Bei der Analyse wurde jedes Geräusch markiert und kommentiert, um eine ereigniskorrelierte Auswertung mit elektrophysiologischen Daten (Polysomnographie, EKG, Plethysmographie, Atmung) zu ermöglichen.
Insgesamt wurden über 16 000 Fluggeräusche (annähernd 14 000 Autogeräusche) im Feld mit im Durchschnitt 41 Überflügen pro Nacht detektiert. Deren Maximalpegelverlauf, Leq, Wochen- und Jahreszeitenverlauf und die Schallpegeldifferenzen außen und innen am Ohr des Schläfers, die im Mittel in Abhängigkeit von der Fensterstellung und mit unkorrigierten Außenpegeln 28 dB(A) für geschlossene, 18 dB(A) für gekippte und 13.5 dB(A) für vollständig geöffnete Fenster lagen, werden dargestellt.
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Belästigung durch Nachtfluglärm: Dosis-Wirkungs-Beziehungen [DAGA 2005 (München)]
J. Quehl and M. Basner
[A]
Es wurden zwei Dosis-Wirkungs-Beziehungen zur Belästigungswirkung von Nachtfluglärm für den (1) Maximalpegel LAS,max in Kombination mit der Anzahl an Fluglärmereignissen sowie den (2) energieäquivalenten Dauerschallpegel LAS,eq mit Hilfe der logistischen Regressionsanalyse mit Zufallseffekten bestimmt. Als Datenbasis dienten Befragungen von 128 Probanden aus vier Schlaflaborstudien des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin. Es wird eine signifikante Zunahme des Anteils an (mittel und stark) Fluglärmbelästigten in Abhängigkeit vom LAS,max und der Anzahl an Flugereignissen nachgewiesen. Anders als bei vorausgegangenen Studien steigt der Anteil an Belästigten auch bei wenigen Flugbewegungen ( 16 Überflüge pro Nacht) mit dem LAS,max signifikant. Der Anteil an Lärmbelästigten vergrößert sich ebenfalls mit dem LAS,eq, bildet sich aber oberhalb von 46,6 dB(A) zurück, da bei den zugrunde liegenden Pegelhäufigkeitskombinationen weniger laute Fluglärmereignisse in der Nacht präsentiert wurden. Dieses Ergebnis dokumentiert die Bedeutsamkeit der Anzahl an nächtlichen Überflügen für die Belästigungswirkung. Das Geschlecht der Versuchspersonen, der Grad an Vorbelästigung durch Fluglärm sowie die bewertete Notwendigkeit des Flugverkehrs erweisen sich in beiden Modellen als relevante Moderatoren der Fluglärmbelästigung.
Basova, M.
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Stationary and quasi-stationary solutions of the Burgers type equations [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Averianov, M. Basova and V. Khokhlova
[A]
Nonlinear acoustic models based on the Burgers-type evolution equations have been widely used in medical applications, geophysics, and nonlinear diagnostics. Various frequency dependence of absorption, typical for media with complex internal structure, has a strong effect on nonlinear wave propagation. Artificial absorption is also used in numerical simulations of shock waves and may result in nonphysical effects. An exact solution in the form of the stationary shock wave or quasi-stationary periodic wave can be obtained for the Burgers equation or nonlinear evolution equation with a relaxation term. However, in most cases numerical simulations are necessary. The solutions of the Burgers type equations with the absorption governed by the second, forth, or sixth order derivatives, are considered in this work for an initially step-like signal or harmonic wave. Stationary solutions in the form of the shock wave and quasi-stationary solutions in the form of the periodic sawtooth-like wave are obtained numerically. Nonlinear waveform and spectrum evolution, shock formation, as well as the intensity and total energy absorption are investigated for the periodic wave. Shock front fine structure is studied and compared for various absorption terms. It is shown that in contrast to the smooth hyperbolic tangent shape of the shock front in case of the classical Burgers equation, oscillatory behavior beyond the shock is observed for the modified absorption governed by the forth or sixth order derivatives. Specific values of the dimensionless absorption coefficient are found, that corresponds to the equal width of the shock front in all three cases.
Basten, T.
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A full bandwidth calibrator for a sound pressure and particle velocity sensor [DAGA 2008 (Dresden)]
H.-E. de Bree and T. Basten
[A]
In literature it is shown that it is possible to calibrate a sound pressure and particle velocity sensor in the free field at higher frequencies using a spherical loudspeaker.
Thus the acoustic impedance can be calculated at a certain distance of the aforementioned spherical loudspeaker. If the sound pressure is measured with a reference microphone the particle velocity can be calculated. At lower frequencies this setup does not work.
The pressure microphone is calibrated by comparing its response with the reference microphone. This method works full bandwidth.
In this paper the method is extended for lower frequencies and particle velocity sensors by placing the reference microphone in the loudspeaker (in stead of in front of it). At low frequencies the sound pressure in the sphere is proportional to the loudspeaker deviation. If the deviation is known, the particle velocity in front the loudspeaker can be derived.
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A single broad banded 3D beamforming sound probe [DAGA 2008 (Dresden)]
H.-E. de Bree, T. Basten and D. Yntema
[A]
Traditional beam forming arrays have acoustic limitations regarding low frequency sensitivity, dynamic range and mirror sources. The high number of data channels is often a practical and/or financial problem.
In this paper a 3D sound probe is used that measures the 3D acoustic particle velocity vector and the sound pressure in one single acoustic point. It will be demonstrated that with one single 3D sound probe the aforementioned limitations can be overcome.
With relatively straightforward signal processing techniques, the acoustic data obtained can be transformed in such a way that the 3D probe behaves like a beamforming system.
Such a compact system is broad banded, has a high dynamic range, is not affected by mirror sources.
The theory will be explained and experimental results presented.
Bastian, J.
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Psychophysikalische Untersuchungen zum Gesamtkomfort in Flugzeugkabinen (1/2) - Versuchs- und Rahmenbedingungen - [DAGA 2005 (München)]
M. Bellmann, J. Bastian and R. Weber
[A]
Ziel der Studie ist die Untersuchung des Einflusses physikalisch erfassbaren Umgebungsfaktoren, die bei dem Entwurf von Flugzeugen planbar sind, auf das Komfortempfinden eines Passagiers in einer Flugzeugkabine. Dazu werden neben der physikalischen Erfassung von Umgebungsfaktoren mit psychologischen Methoden (Fragebögen und Beobachtung) die Wirkungen auf den Passagier untersucht. Zu komfortrelevanten Umgebungsfaktoren zählen u.a. der Sitz, das Umgebungsklima (Lufttemperatur, rel. Luftfeuchte, Druck, Luftgeschwindigkeit), Schall und Vibrationen, die Beleuchtung, sowie die Luftqualität. In diesem und dem folgenden Vortrag wird von einer Messkampagne berichtet, die während zweier innereuropäischen Linienflüge durchgeführt wurde. Während des jeweils zweistündigen Hin- und Rückfluges in einer Boeing 737-800 sind für die Charakterisierung des Schallfeldes in der Kabine sowohl Spektren in unterschiedlichen Flugphasen, als auch an unterschiedlichen Orten in der Flugzeugkabine aufgezeichnet worden. Darüber hinaus ist der Pegelverlauf mit einem Schalldosimeters erfasst worden zusammen mit dem Leq und den Linpeak jeweils im 5s Takt.. Zusätzlich zu den akustischen Parametern ist das Umgebungsklima, die Luftqualität und die Beleuchtung, sowie die Sitzumgebung registriert worden. Diese Daten werden in Beziehung zu der Akustik und der jeweiligen Flugsituation gesetzt und diskutiert. (Diese Studie ist Teil des Projektes KATO TP04 (Innovative Kabinentechnologien), das im Rahmen des Luftfahrtforschung und -technologie Programms III des BMWA gefördert wird).
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Passagierkomfort in der Fluzeugkabine-Psychologische Erfassung komfortrelevanter Faktoren (2/2) [DAGA 2005 (München)]
J. Bastian, M. Bellmann and R. Weber
[A]
Passagierkomfort in der Flugzeugkabine (2/2) - Psychologische Erfassung komfortrelevanter Faktoren
J. Bastian, M. Bellmann, R. Weber
Institut für Physik, Fakultät V, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
Ziel der Studie ist die Untersuchung des Einflusses physikalisch erfassbarer Umgebungsfaktoren, die bei dem Entwurf von Flugzeugen planbar sind, auf das Komfortempfinden der Passagiere in einer Flugzeugkabine. Dazu werden neben der physikalischen Erfassung von Umgebungsfaktoren mit psychologischen Methoden (Fragebögen und Beobachtung) die Wirkungen auf die Passagiere untersucht. In diesem Vortrag werden psychologische Auswertungen vorgestellt. Da der Komfort der Passagiere in einem Flugzeug von verschiedenen Parametern beeinflusst wird, werden genauere Einblicke auf das Komfortempfinden in körperlicher und psychischer Hinsicht gegeben. Während des jeweils zweistündigen Hin- und Rückfluges in einer Boeing 737-800 werden innerhalb von drei Flugphasen die Veränderungen des eigenen körperlichen und psychischen Empfindens sowie die Bewertung der Umgebung auf fünf- oder siebenstufigen Ratingskalen erfasst. Generell von Bedeutung ist dabei, welche Faktoren besonders wichtig für das Komfortempfinden sind. Des Weiteren werden zeitliche Effekte unterschiedlicher Umgebungsfaktoren auf das Komfortempfinden untersucht. Dazu werden Fragebögen zu unterschiedlichen Zeiten ausgefüllt. (Diese Studie ist Teil des Projektes KATO TP04 (Innovative Kabinentechnologien), das im Rahmen des Luftfahrtforschung und -technologie Programms III des BMWA gefördert wird).
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Wirkungen von Hintergrundgeräuschen und Nachhall auf Sprachverstehen und Arbeitsgedächtnis in verschiedenen Altersgruppen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Klatte, J. Bastian, M. Meis and B. Noack
[A]
Die Fähigkeit zum genauen Hinhören und verstehenden Zuhören ist eine entscheidende Voraussetzung für das schulische und vorschulische Lernen. In Alltagssituationen wie dem Schulunterricht findet das Zuhören häufig unter ungünstigen Hörbedingungen wie Hintergrundgeräuschen und Nachhall statt. Das Sprachverstehen von Kindern wird durch solche Faktoren stärker beeinträchtigt als das Erwachsener. Die vorliegenden Studien erlauben jedoch keine Vorhersage über die Wirkungen spezifischer raumakustischer Bedingungen in verschiedenen Altersgruppen. Bei der Operationalisierung des Hörverstehens konzentrierte man sich sehr auf die Leistung beim Nachsprechen von Silben und Wörtern, d.h. auf die Informationsaufnahme. Wirkungen der Hörbedingungen auf die Speicherung und Verarbeitung der Information wurden kaum betrachtet. Auch diese Prozesse können durch ungünstige akustische Bedingungen beeinträchtigt werden.
In einer experimentellen Studie werden die Wirkungen von Nachhall und Hintergrundgeräuschen auf das Verstehen, Behalten und Verarbeiten von sprachlicher Information in verschiedenen Altersgruppen geprüft. Die Datenerhebung erfolgt im Kommunikations-Akustik-Simulator im Hörzentrum Oldenburg, in welchem die raumakustischen Charakteristiken realer Klassenräume simuliert werden. Erste Ergebnisse zu den Wirkungen der raumakustischen Bedingungen auf die Leistungen von Grundschulkindern und Erwachsenen werden berichtet.
Bastuck, C.
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Exploring music collections through automatic similarity visualization [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Nowak, C. Bastuck and C. Dittmar
[A]
Digital music collections are normally organized in folders, sorted corresponding to artists or genres, forcing the user to navigate through the folder hierarchy to find songs. A completely different paradigm for exploring music collections is the comprehensive search for similar music. Automatic methods from information retrieval as well as similarity ratings from experts exist. Regardless, the user still gets similar songs to one query listed and has to restart the query to find another style of songs.
To allow for a comprehensive overview of the users music collection, we propose a fast and scalable visualization using the metaphor of a universe. Every song is presented as a star and the closeness of one star to another denotes their similarity. For an intuitive handling, the universe is composed of two dimensions and a zooming function to browse into closely located star constellations. The focus lies on the quick visualization of the whole collection in one scenario. This requirement forbids utilizing common used methods for similarity visualization like multidimensional scaling or self-organizing maps. We present two methods; one completely based on low-level features, the second one incorporating semantics by spanning the dimensions of the universe in terms of rhythm and instrument density.
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An Integrative Framework for Content-Based Music Similarity Retrieval [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Bastuck and C. Dittmar
[A]
During the last years the internet along with data-compression techniques changed our music experience in fundamental ways and as consequence created a demand for a guide through the unmanageable masses of available content. In the context of music similarity retrieval electronic guides often rely on expert knowledge or collaboratively user-annotated tags. In contrast, this paper introduces a purely content-based music similarity classification framework that implements a top-down approach by subdividing the classification task into a number of independent classifications. Each of these contribute to the overall similarity on different musically motivated domains with individual semantic entropy subject to the used features. While low-level features capture only a small amount of semantic information, a set of novel mid-level features is used that provide access to more sophisticated musical properties. A tree-based data structure implements a mapping between individual classifiers and domains. Classifiers that use low-level features and thus contribute to rather abstract domains are located near the top-level domains, like timbre, rhythm, etc. In contrast classifiers that produce high-level information like instrumentation or transcription data are located at the bottom (leaves of the tree). By traversing the similarities produced by each classifier are combined according to empirically identified weights.
Batke, J.-M.
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Verfahren der Signalverarbeitung für Query-by-Humming-Systeme [DAGA 2005 (München)]
J.-M. Batke
[A]
Ein Query-by-humming (QBH) System ermöglicht es, durch Vorsummen
einer Melodie eine Datenbanksuche zu initiieren. Für umfangreiche
Archive, aber auch für den wachsenden Musikmarkt im Internet stellen
QBH-Systeme daher eine geeignete Suchhilfe dar, weil sich Melodien
durch einen musikalischen Vortrag besser beschreiben lassen als nur
durch Text.
Im Vortrag wird die Funktionsweise von QBH-Systemen kurz
dargestellt. Signalverarbeitungsverfahren wie die
Grundfrequenzanalyse von Gesangs- und Musiksignalen und die
anschließende Transkription in eine symbolische Musikrepräsentation
werden erläutert.
Batko, W.
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Neue Sensoren für die Messung der Abstrahlmoden als Element des aktiven Lärmminderungssystems [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Pietrzko and W. Batko
[A]
Die aktive Regelung der Schallabstrahlung vibrierender Strukturen verlangt die Messung von frequenzabhängigen Abstrahlmoden (Eigenschwingungen), die im Wesentlichen für die abgestrahlte Schallleistung verantwortlich sind. Diese Eigenschwingungen können mit diskreten oder mit verteilten Spannungssensoren wie piezoelektrische Folien oder piezoelektrischen Fibern gemessen werden. Die Kenntnis der Abstrahlmoden erlaubt im Weiteren die Auslegung eines Regelsystems das lärmrelevante Schwingungsmoden modifizieren kann und damit eine Reduktion der abgestrahlten Schallleistung. Im Paper werden neue Entwicklungen von Sensoren für die Messung von Abstrahlmoden sowie deren Implementierung in ein Regelsystem am Beispiel eines schwingenden Balkens vorgestellt.
Batsalaruban, K.
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Optimierung der Meßparameter für die funktionelle Magnetresonanztomographie des auditorischen Systems [DAGA 2006 (Braunschweig)]
S. Uppenkamp, K. Batsalaruban, E. Bopda and G. Hoiting
[A]
Das Hauptproblem für die Untersuchung des auditorischen Systems mit der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) ist der Lärm, den der MR Tomograph bei der Datenaufnahme produziert. Je nach verwendeter Bildgebungssequenz können Schalldruckpegel am Kopf der Versuchsperson zwischen 90 und 110 dB SPL entstehen. Ein Versuchsparadigma, mit dem der negative Einfluß auf die gemessenen Aktivierungskarten weitgehend minimiert wird, ist das sogenannte ''sparse temporal sampling'' (Hall et al., Human Brain Mapping, vol. 7, pp. 213-223, 1999). Dieses Paradigma erhöht jedoch die erforderliche Meßzeit, so daß umfangreiche Experimente mit verschiedenen Stimulusbedingungen nur schwer realisierbar sind, da die Probanden in einem Durchgang nicht für mehr als eine Stunde untersucht werden können. In dieser Studie wurde der Einfluß der beiden MRT-Meßparamter TR (time of repeat = Datenrate, mit der eine Sequenz von Schichtbildern aufgenommen wird, 6-10 sec) und TE (time of echo, 39-77 ms) auf die gemessenen Aktivierungskarten im auditorischen System untersucht. Eine zu starke Verkürzung von TR verschlechtert das Verhältnis von Stimuluspräsentation zu Scannerlärm, so daß die gesuchte Aktivierung möglicherweise nicht mehr meßbar ist. Die Verkürzung von TE erlaubt zwar eine schnellere Datenaufnahme für jede einzelne Schichtaufnahme, hat jedoch einen großen Einfluß sowohl auf den Pegel des Störgeräusches als auch auf den Bildkontrast zwischen den unterschiedlich aktivierten Regionen des Gehirns.
Bau, G.
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Sound-Engineering an Motorrädern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
D. Grundke, W. Foken and G. Bau
[A]
Motorrad-Sound - heute ein wesentliches Kriterium zur Entscheidung über den Kauf eines (welchen?) Motorrades - emotional heiß diskutiert in Biker-Kreisen - mit Begriffen belegt wie ''satt'' oder ''kernig'' - ist gegenwärtig in der Fahrzeugakustik noch eine Karte mit einigen weißen Flecken. Die Erwartungshaltung der potentiellen Käufer an den Motorrad-Sound ist abhängig von der Art der favorisierten Modellgruppe (Chopper, Cruiser, Sportler) über Motoren-Bauformen bis hin zu Unterschieden in den Hubraumklassen. Diesen Erwartungshaltungen zu entsprechen, ist Ziel des Sound-Engineerings. Um Sound-Engineering effektiv zu betreiben, ist einerseits das Wissen um die physikalischen Vorgänge (Anregungs-, Übertragungs- und Abstrahlmechanismen) der akustisch relevanten Baugruppen (Ansaug- und Auspuffanlage, Motormechanik) vonnöten, andererseits sind die ''Ziel-Sound''- Erwartungshaltungen zu objektivieren. Die konstruktive Umsetzung von Sound-Zielgrößen bedingt eine durchgehende Simulation der geräuschrelevanten Vorgänge innerhalb (Anregung, Übertragung) und außerhalb (Abstrahlung) der Hauptschallquellen und deren meßtechnische Verifikation. Sound-Zielgrößen zu objektivieren beinhaltet sowohl die - möglichst gehörgerechte - Aufnahme von Motorradgeräuschen der verschiedensten Motorrad-Klassen als auch die Durchführung von Ranking-Feldversuchen. Im Ergebnis sind Wichtungen von Geräuschkenngrößen zu ermitteln, die bestimmten - noch zu formulierenden - Sound-Attributen am besten entsprechen (z.B. ''sportlich'', ''kraftvoll'' usw.). Zum Stand der Arbeiten möchten wir Ihnen berichten.
Bauer, J.
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Acoustic analysis of sonority and discord of church bells [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
L. Schmidt, J. Bauer and B. Kotterba
[A]
The sound of bells enchants us. By faulty manufacture and disadvantageous figuration of decorations a discord can be caused. Ageing and cracks initiation affect the sound.
The metrological analysis of the bell sound is used to document the result of the bell casting process. Continuous control measurements allow detecting changes in material and bell structure precociously.
By analysing the time domain behaviour of the bells single tones a musical fingerprint can be generated. It comprises the measured harmony, the maximum sound level, attach and decay as well as the beat of single bell tones.
The approach to the musical fingerprint is demonstrated with one bell for the Dresdner Frauenkirche. Because the first casting result wasn't accepted because of a discord and the second casting result was accepted, we can compare two bells of the same spline. One with a discord and one with a good sound. The differences of the fingerprint data help us to identify the cause of the discord. Together with simulation results or modal analysis the fingerprint enables us to locate causes of discords or longtime changing effects.
These methods can also be used for product testing in industrial production environments. The use of acoustic resonance analysis for product testing is well established in many applications.
Bauer, M.
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Validierung aerodynamischer und aeroakustischer Berechnungen durch Messungen im Windkanal [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Bauer and A. Zeibig
[A]
Zur Validierung der im Rahmen des Forschungsprojektes SWING+ (Simulation of Wing Flow Noise Generation) eingesetzten numerischen Verfahren, wurden umfangreiche strömungsmechanische sowie akustische Messungen durchgeführt. Erster Testfall für die numerischen Untersuchungen ist die dünne, ebene Platte. Die Strömungssimulationen (RANS, LES) werden mit den Ergebnissen der 1D- und 3D-Hitzdrahtmessungen verglichen. Dabei wird auch auf die Genauigkeit der verwendeten Hitzdrahtmesstechnik eingegangen. Die Validierung der Simulationen zur Schallausbreitung (CAA, mit Euler-Gleichungen) erfolgt durch Messung der Schalldruckpegel und der Frequenzspektren im nahen Fernfeld der Platte. Auch gemessene und berechnete Richtcharakteristiken der Schallabstrahlung werden miteinander verglichen. Der zweite Testfall ist die Untersuchung eines Profils NACA 0012. Auch für diesen Testfall werden Validierungen durchgeführt. Außerdem erfolgt eine Schallquellenlokalisation mit einem Mikrofonarray.
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Applicability of the SNGR-Model to compute Trailing Edge Noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Bauer
[A]
Airframe noise plays a very important role in road traffic, rail traffic
and air traffic. Its direct computation, however, can
hardly be accomplished with presently available computers
and hence is not applicable for industrial design.
This research attempts to compute
broadband trailing edge noise as a special case of airframe noise
using a cost-saving hybrid method.
In the first step the time-averaged mean-flow field around the
object is computed by solving the RANS-equations
(Reynolds Averaged Navier Stokes) and in
the second step the time dependent noise
is obtained by solving a modified form of the LEE
(Linearized Euler Equations)
with a source term. The latter is driven by a synthetic
turbulence field and is used to excite turbulence in the LEE.
Results of the computed trailing edge noise of a profile
and a flat plate are presented.
In both cases good agreement with solutions obtained by other researchers
is found. The computations are validated with measurements
in the institute's own aeroacoustic wind tunnel.
Single and triple sensor hot-wire probes are employed for the
aerodynamic measurements while single microphones and a microphone array,
respectively, are used for the acoustic measurements.
The method seems to be suitable to compute and to investigate trailing edge
noise, but additional research is required concerning the excitation
of turbulence in the LEE.
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DNA damage as a result of intensive impulse noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Siegmann, H.B. Prisack, T. Burchardt, K. Siegmund, M. Bauer, E. Borsch-Galetke and H. Bojar
[A]
Employees of numerous industries are exposed to intensive impulse noise. Impulse noise may cause changes to isolated cell cultures through temporary compression and decompression.
The effects of impulse noise to isolated lymphocytes and lung cells were analyzed. These cells were exposed to 3 impulse levels within 30 minutes (Lmax 170 dB). Total RNA was isolated, amplified, and labeled by an Enzo BioArrayTM HighYieldTM RNA Transkript Labeling Kit. Labeled probes were analyzed by Affymetrix chips and the expression was compared with the RNA-profile of PHA-stimulated, unexposed probes.
41.9 176f 12.625 known lymphocytal genes were detected. 7.6 10201431360f these genes were upregulated, 1.8 % were downregulated. Only 22 genes were 2x upregulated and 4 genes more than 2x downregulated like isoformes of the Cytochrome P450 and the Metallothionin-Gene.
44.2 27777755500f 22.283 known genes of the lung cells (distal located human epithelial cells) were detected significantly. 1.3 10000277602f these genes were upregulated, whereas 2.7 % were downregulated. 7 genes were 2x upregulated and 33 genes more than 2x downregulated. Interestingly, these genes belong to the isoformes of the Cytochrome P450 and the Metallothionin gene as well.
In conclusion, impulse noise induces cellular reactions comparable to oxidative stress reaction. In the future, evaluation of impulse noise working environment e.g. in the metal processing industry or by weapon noise in the german federal army should consider potential reactions on the cellular level.
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Berechnung des Umströmungsgeräusches vorwärtsgeneigter Stufen mit Hilfe eines synthetischen turbulenten Geschwindigkeitsfeldes [DAGA 2005 (München)]
M. Bauer
[A]
Umströmungsgeräusche belasten beim Hochgeschwindigkeitsverkehr (Schiene, Straße, Luft) sowohl die Bevölkerung als auch die Reisenden in erheblichem Maße. Für den Entwurf lärmarmer Verkehrsmittel besteht der Bedarf nach Werkzeugen, die bereits am Computer eine akustische Optimierung entsprechender Bauteile erlauben. Mit den heute verfügbaren Rechnerressourcen ist dies durch eine Direkte Numerische Simulation (DNS) als Lösung der zugrundeliegenden Navier-Stokesschen Gleichungen (NSG) jedoch nicht möglich, so dass sich hybride Verfahren, die vereinfachte Formen dieser Gleichungen lösen, wachsender Beliebtheit erfreuen. Bei einem dieser Ansätze werden zunächst die RANS-Gleichungen (Reynolds Averaged Navier Stokes, zeitgemittelte NSG) gelöst und die zeitabhängige Turbulenz als Schallquelle wird mittels statistischer Information aus der RANS-Lösung künstlich erzeugt. Im zweiten Schritt werden modifizierte Formen der Eulergleichungen (NSG ohne Reibung) mit einem Quellterm gelöst, um die Schallerzeugung und -ausbreitung zu berechnen. Der Quellterm wird aus dem synthetischen turbulenten Geschwindigkeitsfeld generiert. Ziel der Untersuchungen war die Prüfung der Frage, ob mit dieser Methode das Umströmungsgeräusch einer vorwärtsgeneigten Stufe als typisches Bauteil (siehe etwa Fensterdichtungen) entsprechender Verkehrsmittel zuverlässig vorhergesagt werden kann. Dazu wurden bei verschiedenen Anströmgeschwindigkeiten und Stufenformen zwei Modifikationen der Eulergleichungen verwendet, nämlich die Linearisierten Eulergleichungen (LEE) einerseits, sowie die Acoustic Perturbation Equations (APE) andererseits. Die Arbeiten wurden im Rahmen des BMBF-Verbundprojekts 'Leiser Verkehr', Teilprojekt 'Akustische Simulationsverfahren', durchgeführt. Eine Validierung erfolgt anhand von Messdaten der Projektpartner. Es wurden Wanddruckschwankungen, Fernfeldschalldrücke (Mikrofone) und Grenzschichtprofile (Hitzdrahtsonde) am Windkanalmodell gemessen.
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Elektroakustische Multipolmodellierungen in der Strömungsakustik am Beispiel des Hinterkantenlärms [DAGA 2005 (München)]
P. Költzsch, M. Bauer, A. Witing, A. Zeibig and M. Kettlitz
[A]
Auf der Grundlage der LIGHTHILLschen Analogie können physikalische Mechanismen der Strömungsschallerzeugung durch akustische Multipole modelliert werden. Beispiele dafür sind die Quadrupolmechanismen des Strahllärms, die Dipol- und Monopolmechanismen des Rotorlärms von Propellern und Ventilatoren sowie die Elementarstrahlermodellierungen des Verbrennungslärms. Diese Modellierung wurde nunmehr messtechnisch für den Hinterkantenlärm realisiert.
Im Zusammenhang mit numerischen Berechnungen des Strömungsschalls wurden die akustischen Richtcharakteristiken des Hinterkantenlärms von Platten und Profilen, die mit sehr unterschiedlichen Methoden ermittelt worden sind, miteinander verglichen. Dieser Vergleich bezog sich auf die Ergebnisse von numerischen Berechnungen, andererseits aber auch auf die Ergebnisse von analytischen Berechnungsverfahren. Schließlich wurde die Multipolmodellierung des Hinterkantenlärms mit einem einfachen akustischen Experiment validiert: eine Laut-sprecheranordnung an der Hinterkante einer endlichen Platte wurde als ideales Dipolmodell zur Ausmessung der Richtcharakteristik der Schallabstrahlung im reflexionsarmen Raum verwendet. In weiten Bereichen der HELMHOLTZ-Zahl stimmen die Ergebnisse für die Richtcharakteristiken aus den unterschiedlichen Verfahren befriedigend gut überein. Physikalisch gesehen zeigen sich für die verschiedenen Bereiche der HELMHOLTZ-Zahl gut interpretierbare Er-gebnisse: erstens der klassische Dipol als kompakte Quelle, zweitens die zunehmende ''Lappung'' der Richtcharakteristik als Ergebnis der Kantenstreuung und -beugung (Hinter- und Vorderkante), und drittens der extrem nichtkompakte Fall mit der halbunendlichen Platte, d. h. die kardioidförmige Richtcharakteristik. Das Messverfahren mit einer elektroakustischen Modellierung der Strömungsschallquelle wurde auch für weitere Tragflügelkonfigurationen (mit Landeklappe) angewandt.
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Computation of Airframe Noise with the Discontinuous Galerkin Method [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Bauer
[A]
Umströmungsgeräusche spielen beim Entwurf lärmarmer Verkehrsmittel eine wichtige Rolle. Sie entstehen bei der turbulenten Umströmung von Kanten. Das konkrete Ziel dieser Arbeit ist die Berechnung des Umströmungsgeräusches einer komplexen zweidimensionalen Tragflügelkonfiguration. Diese soll mit einem flexiblen Dreiecksgitter vernetzt werden. Darauf soll mit Hilfe der Diskontinuierlichen Galerkin (DG) Methode eine räumliche Diskretisierung der akustischen Störungsgleichungen (APE) vorgenommen werden. Die DG-Methode ist eine spezielle Finite-Element Methode, bei der die Näherungslösung an den Elementgrenzen unstetig sein darf. Bei den APE handelt es sich um ein System inhomogener, partieller Differentialgleichungen mit zeit- und ortsabhängigen Unbekannten. Ihre Koeffizienten hängen von der zeitgemittelten Grundströmung ab, welche typischerweise durch eine vorgeschaltete RANS-Rechnung ermittelt wird. Der Quellterm der rechten Seite der APE soll kostengünstig aus einem stochastisch modellierten Turbulenzfeld berechnet werden. Es wurde mit der Entwicklung eines Fortran Codes zur Lösung der APE mittels einer DG-Diskretisierung begonnen. Testrechnungen zeigten beispielsweise, dass dieser Code - wie beabsichtigt - eine Konvergenzordnung von vier liefert. Mit seiner Hilfe wurden zudem bereits verschiedene Möglichkeiten zur Berechnung des Schalldurchgangs durch eine ortsveränderliche Grundströmung mit der DG-Methode untersucht. Sobald Rechenergebnisse für die komplexe Tragflügelkonfiguration vorliegen, können diese verifiziert werden.
Bauer, P.
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Speaker- and Language Dependency of Artificial Bandwidth Extension [DAGA 2008 (Dresden)]
P. Bauer and T. Fingscheidt
[A]
Artificial bandwidth extension techniques can be employed in mobile terminals to improve the intelligibility and quality of the far-end speaker's speech signal at the receiver. To accomplish this, usually statistical models are trained requiring wideband speech material from the conversational partner, or at least from the language that is expected to be used in the conversation. In practice however, both, the speaker and language of a certain phone conversation are not known to the user equipment. Therefore we investigated the performance of an HMM-based multilingually trained artificial bandwidth extension on speech signals of which the speaker and language were unseen in training. The cross-language training and test turned out to cause only minor degradations compared to the use of monolingually trained acoustic models of the language used in test. The experimental results further showed that both of these speaker-independent methods could even keep up with the speaker-dependent technique to a large extent. Our findings indicate that artificial bandwidth extension can be efficiently trained with speaker- and language-independent speech data without significant losses in speech intelligibility and quality.
Bauerecker, S.
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Kaltgasfallen in stehenden Ultraschallfeldern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
R. Tuckermann, S. Bauerecker, E.G. Lierke and B. Neidhart
[A]
Kaltgasfallen in stehenden Ultraschallfeldern R. Tuckermann1, S. Bauerecker1, E. G. Lierke2 und B. Neidhart1 1GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH, Institut für Physikalische und Chemische Analytik, Max-Planck-Str., D-21502 Geesthacht, e-mail: rudolf.tuckermann@gkss.de 2Battelle Ingenieurstechnik GmbH, Düsseldorfer Str. 9, D-65760 Eschborn In stehenden Ultraschallfeldern (SUSFern) können kalte Gase und Aerosole in rotationsellipsoidförmigen Bereichen eingefangen werden [1, 2]. Diese Bereiche bilden sich zentrisch um die Druckknoten des SUSFs und können aufgrund ihrer scharfen Temperaturabgrenzung zur Umgebung als Kaltgasfallen bezeichnet werden. In neuen Experimenten wurden die Konditionen für den Einfang von kalten Gasen hinsichtlich der Frequenz-, Leistungs- und Resonanzbedingungen im SUSF eingehend untersucht. Hierzu wurden insbesondere das Temperaturfeld innerhalb der sich bildenden Kaltgasfallen vermessen. Es konnte experimentell gezeigt werden, daß das beobachtete Phänomen auf einem Dichteeffekt beruht. Die in den Experimenten verwendeten Ultraschallfrequenzen betrugen 20 bzw. 58 kHz bei Schalldruckpegeln im Bereich von 150 - 170 dB [3]. Eine theoretische Beschreibung der Kaltgasfallen gelang mit Hilfe eines Modells der akustischen Levitation von flüssigen und festen Proben [4]. Für Gase höherer spezifischer Dichte als das umgebende Gas existieren innerhalb eines stehenden Ultraschallfeldes an den Druckknoten Potentialtöpfe, in denen sich das schwerere Gas sammelt. Ferner ist unter Resonanzbedingungen des SUSFs in den Kaltgasfallen Tropfen- und Eispartikelbildung aus eingefangenem Aerosol möglich. Die sich aus kaltem Eisaerosol bildenden Eiskeime können zu vielfältigen Eis- und Schneepartikeln mit Durchmessern von einigen Millimetern heranwachsen. Die Eispartikelbildung beruht auf den Effekten der akustischen Agglomeration [5] und Positionierung sowie quasiflüssige Schichten [6] auf den Oberflächen der primären Eisaerosole. [1] S. Bauerecker, B. Neidhart, J. Chem. Phys. 109 (1998), 3709 [2] S. Bauerecker, B. Neidhart, Science 282 (1998), 2211 [3] E. G. Lierke, Acoustica 82 (1996), 220 [4] M. Barmatz and P. Collas, J. Acoust. Soc. Am. 77 (1985), 926 [5] T. Hoffmann, Ultrasonics 38 (2000), 353 [6] C. L. Hosler, D. C. Jensen and L. Goldshlak, J. Meteorology 14 (1957), 415
Bauers, R.
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Offset für eine Soundscape Evaluation [DAGA 2002 (Bochum)]
R. Bauers and B. Schulte-Fortkamp
[A]
In einem Feldversuch zur Evaluation von Soundscapes sollten die Einflussfaktoren auf die Lautstärke von Verkehrslärm untersucht werden. Hierzu wurde die Schlossstrasse in Berlin (Charlottenburg) ausgewählt, die sich in fünf Soundscapes unterteilen lässt. Kriterium für die Differenzierung war das jeweilige Straßenbild. Die Schlossstrasse wird an den Enden durch Hauptverkehrsstrassen begrenzt. Im mittleren Teil der Strasse ändert sich der Straßenverlauf, die Fahrspuren werden durch eine parkähnliche Grünanlage getrennt, der Straßenbelag ändert sich. An fünf Punkten wurden Messungen vorgenommen: Pegelmessung, DAT-Aufnahmen, Fotodokumentation, Bewertung der Lautstärke mit Rohrmannskala, sowie Kommentare der beteiligten Personen, Beschreibung der Wohnumgebung. Dargestellt werden Möglichkeiten zu einer detaillierten Erfassung von Soundscapes. Diskutiert werden die Ergebnisse der Evaluation im Hinblick auf ein innovatives Forschungsdesign im Kontext der Lärmwirkungsforschung.
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Ein Antischallfenster mit Dreifach-Verglasung [DAGA 2005 (München)]
R. Bauers, A. Jakob and M. Möser
[A]
In den letzten Jahren wurde die Anwendung von Aktiver Lärmbekämpfung
(Antischall) in Doppelglasfenstern eingehend untersucht. Zur Verbesserung der Schalldämmung wurden Lautsprecher zwischen den Glasscheiben installiert. Zu dem bestehenden Schallfeld in diesem Hohlraum wird über
die Lautsprecher ein geeignetes Gegenfeld aktiv generiert und somit das
Schalldämmmass erhöht. Im Bereich der Tonpilzfrequenz konnte somit die
Schalldämmung um bis zu 10 dB verbessert werden.
In der Umsetzung in die Praxis zeigen sich Probleme, da ein geringer
Scheibenabstand notwendig ist, um eine gute Wärmeisolierung zu erhalten.
Dadurch ist es jedoch unmöglich Lautsprecher im Hohlraum zu installieren.
Aus diesem Grund wird hier ein neuer Ansatz untersucht. Es wird eine
dritte Scheibe an einem Standard-Doppelfenster angebracht. Der Abstand der
dritten Scheibe ist so gewählt, das ausreichend Platz für Lautsprecher
besteht. In diesem Dreifach-Fenster wird nur der neu entstandene Hohlraum
beschallt.
Im Vortrag werden numerische Ergebnisse aus dem analytischen Modell, sowie
Messergebnisse diskutiert. Der Schwerpunkt liegt im Vergleich zwischen der
aktiven Doppel- und Dreifachverglasung.
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Verfahren zur Analyse azimutaler Schallfeldstrukturen
R. Bauers, U. Tapken and F. Arnold
[A]
Bei modernen und zukünftigen Flugzeug-Strahltriebwerken gewinnen die aus den Düsen abgestrahlten Geräuschkomponenten, z.B. das nach hinten abgestrahlte Fangeräusch, mit wachsenden Nebenstromverhältnissen an Bedeutung. Im von der EU geförderten Projekt TURNEX wird daher die Schallabstrahlung aus dem Neben- und Hauptstromkanal ins Freifeld untersucht. Ein Ziel des Projekts besteht in einem verbesserten physikalischen Verständnis des Schalldurchgangs durch das Düsenssystem und die Strahlscherschichten. Im akustischen Strahlprüfstand von QinetiQ (GB) wurden dazu Modellexperimente mit maßstabsgetreuen Triebwerksdüsen durchgeführt (Koordinierung Rolls-Royce Deutschland). Zur Untersuchung der Abstrahlcharakteristik und der Kohärenz des modalen Schallfelds nahm das DLR Messungen in den Strömungskanälen und im Fernfeld vor. Das Fernfeld wurde mit einem entlang der Düsenachse traversierbaren und mit 80 Mikrofonen bestückten Ring abgetastet. Um die azimutale Modenstruktur mit Hilfe einer räumlichen diskreten Fouriertransformation (DFT) aufzulösen, müssen alle Mikrofone äquidistant im Ring und im gleichen Abstand zur Quelle angeordnet sein. Konstruktionsbedingt ergaben sich leichte Differenzen in den Mikrofonpositionen, die die Phasen der Signale und damit das modale Spektrum beeinflussten. Daneben kam es zu Ausfällen von einzelnen Mikrofonen. Der Vortrag zeigt die Ergebnisse von Parameterstudien an synthetischen sowie gemessenen Daten, die unter anderem den Einfluss der Mikrofonfehlstellen und Phasenverschiebungen auf die azimutale Modenanalyse quantifizieren. Abschließend werden alternative Analyseverfahren zur räumlichen DFT betrachtet.
Baumann, A.
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Ph@ttSessionz: Aufbau einer Datenbank mit Jugendsprache [DAGA 2005 (München)]
A. Steffen, C. Draxler, A. Baumann and S. Schmidt
[A]
Ph@ttSessionz (Phonetik @Teenage Talk) ist eine im Rahmen des BITS
Projektes am IPSK (Institut für Phonetik und Sprachliche Kommunikation der
LMU Mnchen) durchgefhrte Sprachdatensammlung in Deutschland. Ziel von
Ph@ttSessionz ist der Aufbau einer Sprachdatenbank mit regional gefärbter
Sprache jugendlicher Sprecher im Alter zwischen 11 und 18 Jahren. Diese
Datenbank dient der Entwicklung von Sprachtechnologie und der phonetischen
Forschung.
Das Sprachmaterial besteht zum einen aus den typischen
anwendungsbezogenen Items wie Ziffern, Zahlen, Datums- und Uhrzeitangaben,
formatierte Ziffernketten, Orts- und Personennamen, Buchstabierungen,
einfachen Kommandos und phonetisch reichen Sätzen, zum anderen aus einigen
spontansprachlichen Antworten auf einfache Fragen, wie z. B. 'Was haben
Sie in der vergangenen Stunde gemacht?'
Die Aufnahmen selber
finden in Klassenzimmern oder Rechnerräumen von Schulen statt, da dort die
Rekrutierung jugendlicher Sprecher relativ einfach mglich ist, und weil
die technische Infrastruktur vorhanden ist.
Eine Schule meldet sich ber das WWW zur Teilnahme an Ph@ttSessionz an und
bekommt dann ein Login. Mit diesem Login kann der Aufnahmeleiter an der
Schule die SpeechRecorder Software (siehe SpeechRecorder Beitrag)
herunterladen und die Aufnahmeskripte freischalten, die dann die
eigentliche Aufnahme steuern. Die Daten werden mit 22.050 kHz und 16 Bit
mit einem Tisch- und einem Nahbesprechungsmikrofon ber einen qualitativ
hochwertigen USB D/A Wandler aufgenommen und über das WWW direkt ans IPSK
zur weiteren Verarbeitung bertragen.
Aufnahmen von 1000 Jugendlichen im ganzen Bundesgebiet aus allen Dialektregionen werden orthgraphisch transliteriert und es wird ein Aussprachelexikon erstellt. Die gesamte
Sprachdatenbank steht kann über das Bayerische Archiv für
Sprachsignale bezogen werden.
Baumann, C.
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Annoyance due to industrial noise: perceptual assessment of legislation standard [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Viollon, C. Marquis-Favre and C. Baumann
[A]
In France, the legislation standard for characterizing annoyance due to industrial noise is the ''sound emergence'', measured as the difference between the A-weighted equivalent sound pressure level of the ambient noise (installation on) and the A-weighted equivalent sound pressure level of the residual background noise (installation off). Besides in some conditions of noise exposure, this criterion seems to be inadequate to assess noise annoyance as it is actually perceived by the surrounding population and is worth examining in a more-in-depth way.
Indeed, EDF, concerned with developing a global policy of sustainable development, is interested in a perceptual assessment of noise annoyance due to its installations. The aim of our research work is to examine the legislation standard ''sound emergence'', through a perceptive test. Subjects have to evaluate the perceived annoyance when listening to industrial sources, mixed with background noises according to an environmental approach. Our experiment involved: 3 background noises (natural sound environment, quiet environment and road traffic noise), mixed with 4 industrial sources noises (cooling tower, power plant turbine, transformer with fans and wind turbine), controlling the sound emergence (+3dB and +5dB). Results are presented and the experimental parameters are discussed.
Baumann, I.
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Wahrnehmungs- und Unterschiedsschwellen von Vibrationen auf einem Kraftfahrzeugsitz [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
I. Baumann, M. Bellmann, V. Mellert and R. Weber
[A]
Zur Erhöhung des Sitzkomforts im Kraftfahrzeug sind Kenntnisse über die Wahrnehmung von Ganzkörper- sowie Sitzvibrationen auf dem Fahrzeugsitz nützlich. Bestehende Normen, wie z.B. die ISO 2631 1/2 [1997,1989], verwenden ausschließlich starre Sitze und sinusförmige Anregungen und beschreiben die Grundlagen der Wahrnehmung von Vibrationen in Gebäuden, wie etwa die Perzeptionsschwellen von Ganzkörpervibrationen. Hingegen existieren keine oder nur lückenhafte Angaben zur Vibrationswahrnehmung in Fahrzeugen. Dieser Beitrag berichtet über Experimente zur Wahrnehmung von Sitzvibrationen im Fahrzeug: Gemessen werden Perzeptionsschwellen und gerade wahrnehmbare Amplitudenunterschiede (JNDL - Just Noticeable Differences in Level) auf einem Fahrzeugsitz eines Mittelklassefahrzeugs. Dieser Sitz ist auf einem ''Sound and Vibration Reproduction System'' im Labor montiert, und sinusförmige Signale im Frequenzbereich von 12.5 bis 100 Hz werden zur Anregung der Shaker verwendet. Im Vortrag werden die Ergebnisse der Schwellenmessungen für 10 Versuchspersonen dargestellt.
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Methoden zur Verbesserung der objektiven Beschreibung subjektiver Qualitätsurteile der Sitz- und Lenkradvibrationen im Fahrzeug [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M. Bellmann, R. Weber, I. Baumann, P. Hillebrand and V. Mellert
[A]
Komfort und Qualität im Bezug auf die wahrnehmbaren Innengeräusche und Vibrationen im Kraftfahrzeug werden nach wie vor subjektiv ermittelt. Professionelle Subjektivbeurteiler mit langjähriger Erfahrung beurteilen im Fahrzeug die Qualität des Dröhnens, die Sitz- und Lenkradvibrationen im Leerlauf bei drei verschiedenen Betriebszuständen: a) ohne Verbraucher, b) mit Verbraucher und c) mit Verbraucher und Klimaanlage (falls vorhanden). In dieser Untersuchung geht es um geeignete objektive Signalparameter, die möglichst hoch mit Subjektivurteilen korrelieren. Deshalb werden parallel zu den Subjektivbeurteilungen die Sitz- und Lenkradvibrationen 16-kanalig und die Geräusche 4-kanalig mit Schwingungsaufnehmern und Mikrofonen (einschließlich Kunstkopf) in unterschiedlichen Fahrzeugen einer Fahrzeugklasse aufgezeichnet. Aus diesen Messsignalen werden auf verschiedene Arten Parameter berechnet. Die vorgenommenen Korrelationsanalysen vergleichen die bisher eingesetzten Messgrößen mit Signalparametern, die nach der ISO 2631-1/2 [1997, 1989] und der ISO 5349 [1986] berechnet werden. Insgesamt zeigt sich, dass die Signalparameter nach der ISO, die die unterschiedlichen Empfindlichkeiten des Menschen für Ganzkörper- sowie Hand-Arm übertragenen Vibrationen berücksichtigen, besser geeignet sind, das subjektive Komfortempfinden quantitativ zu beschreiben als die bisher eingesetzten Messgrößen. Zusätzlich erweist sich der Frequenzbereich um die zweite Motorordnung als wesentlich für die Beurteilung der Lenkrad- und Sitzvibrationen.
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HEACE: Simulation von Schall und Vibrationen im Kabinensimulator [DAGA 2003 (Aachen)]
R. Weber, I. Baumann, M. Bellmann, S. Buss, P. Faulhaber, N. Freese, E. Groll-Knapp, S. Hallmann, C. König, R. Kruse, T. Leitmann, V. Mellert, H. Remmers, A. Röder, B. Schulte-Fortkamp and M. Trimmel
[A]
Gestiegene Kundenerwartungen an den möglichst unverwechselbaren Klang eines Fahrzeugs und an den akustischen Komfort im Innenraum machen eine aufwendige gehörbezogene Analyse der unterschiedlichsten Geräuschphänomene notwendig. Die akustischen Anforderungen variieren zwischen den verschiedenen Fahrzeugtypen und Klassen und haben längst im Zuge der Objektivierung von subjektiven Geräuschwahrnehmungen und -beurteilungen zu einer bedeutenden Nutzung psychoakustischen Know-Hows geführt. Das betrifft einerseits psychoakustische Messmethodik als auch die Anwendung psychoakustischer Signalparameter auf die Klassifizierung und Quantifizierung verschiedenster akustischer Geräusch- und Klangphänomene. Neben der Globalbeurteilung der Innenraumakustik fallen darunter auch die Bewertung einzelner Teilkomponenten, über deren Funktionsweise der Fahrer akustisch orientiert sein muss. Die Bestimmung der Sprachverständlichkeit im Innenraum bei verschienenen Betriebszuständen, der Klang der qualitätsvermittelnden Türschlaggeräusche, die Analyse der Reifengeräusche und der aerodynamischen Windgeräusche usw. verlangen gehörrichtige Bewertungen und Beurteilungskriterien, um bei der Fahrzeugentwicklung richtige Maßstäbe für die Güte des Modells einsetzen zu können.
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HEACE: Versuchsdesign zur Erfassung der Belastung, der Beanspruchung und des Komforts von Passagieren und Crew in einem Kabinensimulator [DAGA 2003 (Aachen)]
E. Groll-Knapp, I. Baumann, M. Bellmann, S. Buss, N. Freese, S. Hallmann, C. König, R. Kruse, T. Leitmann, V. Mellert, H. Remmers, B. Schulte-Fortkamp, M. Trimmel and R. Weber
[A]
I. Baumann3, M. Bellmann2, S. Buss3, N. Freese3, E. Groll-Knapp4, S. Hallmann3, Ch. König3, R. Kruse3, T. Leitmann1, V. Mellert3, H. Remmers2, B. Schulte-Fortkamp1, M. Trimmel4, R. Weber3 1TU Berlin, 2itap GmbH, 3Universität Oldenburg, 4Universität Wien In einem Kabinensimulator sollen die Auswirkungen variierter und realitätsnaher Umgebungsbedingungen auf die Crew untersucht werden. In diesem Beitrag wird vorgestellt, welche Elemente einer tatsächlichen Flugzeugumgebung während eines simulierten Fluges von Wien nach Alicante mit ''echten'' Passagieren, Flugbegleitern/innen und Piloten realisiert werden. Diese Bedingungen umfassen einmal die objektiven Umgebungsvariablen, wie die simulierten Geräusche, Vibrationen, variiertes Luftklima und die Bewegung (Motion) des Simulators. Zum anderen werden die Belastungen der Kabinencrew und des Piloten zusätzlich durch sehr realitätsnahe Arbeitsabläufe der Flugsituation angenähert und die Wirkungen mit psychologischen, soziologischen und physiologischen Methoden erfasst. Es wird ein Überblick über das Versuchssetting einschließlich des eingesetzten Messinstrumentariums und der erfassten Parameter gegeben. [HEACE wird im EU-Programm GROWTH unter Projekt Nr. GRD1-2001-40118 gefördert].
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Flight Simulations: Influence of Environmental Factors on Passenger Comfort
C. König, I. Baumann, S. Buss, N. Freese, S. Hallmann, R. Kruse, V. Mellert and R. Weber
[A]
There is a number of factors that influence the passenger comfort in an aircraft cabin. The influence of environmental variables - noise and vibration, temperature and relative humidity - on passengers comfort is analysed in the EU-Project FACE (Friendly Aircraft Cabin Environment). An environmental comfort index (ECI) to describe the influence of the environmental variables on passenger comfort is important for the manufactures of aircrafts. Because the environmental variables cannot be varied adequately in real flights the effect of varied environmental conditions on passengers are examined in a cabin simulator at Watford, UK with 364 test persons. In order to arrange a realistic simulation there are flight attendances and food services during the tests. Each environmental parameter was set independent to three different values. This leads to 27 different environmental conditions. It has been attempted to predict the overall cabin comfort with a linear model. The parameters of the linear model are the direct ratings of the environmental variables.
[FACE is funded by the European Community under the 'Competitive and Sustainable Growth' Program, Project Nr. GDR1-2001-40205]
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Entwicklung eines „human response models“ für das fliegende Personal – Einfluss von Schall und Schwingungen
N. Freese and I. Baumann
[A]
Im Rahmen des EU-geförderten HEACE-Projekts (www.heace.org) wurden Experimente zu den möglichen Auswirkungen von Umweltparametern am Arbeitsplatz auf die Crew von Verkehrsflugzeugen durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines ''human response models''.
Die Experimente wurden sowohl in Simulatoren als auch in realen Langstrecken-Flügen (Richtung Fern-Ost) durchgeführt.
Neben physikalischen Parametern wie zum Beispiel Schall / Vibrationen, Luftqualität und -temperatur wurden zusammen mit Projektpartnern Daten von Versuchspersonen durch physiologische Messungen (wie z.B. Cortisol-Spiegel und Herzfrequenz) und durch Fragebögen erhoben.
Verschiedene charakteristische Wohlfühlgrößen wurden durch statistische Methoden (data-mining) aus den erhoben Daten entwickelt. Sie sind Bestandteil des sich in der Entwicklung befindlichen Modells zur Vorhersage menschlicher Reaktion auf Umweltparameter in Flugzeuginnenräumen.
Vorgestellt wird ein Vergleich der Resultate aus den vibroakustischen Daten der realen Flügen mit denen der Simulationsversuche.
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Vergleich der Auswirkung vibroakustischer Einflussgrößen auf Kabinen-Personal in realen und Simulator-Flügen
N. Freese, I. Baumann and V. Mellert
[A]
Im Rahmen des EU-geförderten HEACE-Projekts (www.heace.org) wurden Experimente zu den möglichen Auswirkungen von Umweltparametern am Arbeitsplatz auf die Crew von Verkehrsflugzeugen durchgeführt. Ziel des Projektes war die Entwicklung eines ''human response models''.
Die Experimente wurden sowohl in Simulatoren als auch in realen Langstrecken-Flügen durchgeführt.
Neben physikalischen Parametern wie zum Beispiel Schall / Vibrationen, Luftqualität und -temperatur wurden zusammen mit Projektpartnern Daten von Versuchspersonen durch physiologische Messungen (wie z.B. Cortisol-Spiegel und Herzfrequenz) und durch Fragebögen erhoben.
Verschiedene Indikatoren wurden durch statistische Methoden aus den erhobenen Daten entwickelt. Sie sind Bestandteil des sich in der Entwicklung befindlichen umfassenden Modells zur Vorhersage menschlicher Reaktion auf Umweltparameter in Flugzeuginnenräumen.
Vorgestellt wird ein Vergleich der Resultate aus den vibroakustischen Daten der realen Flüge mit denen der Simulationsversuche.
Baumann, S.
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Emotional Music Recommendation - Auf der Suche nach dem Gänsehautfaktor [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Baumann
[A]
Das Music Information Retrieval als interdisziplinäres Forschungsfeld hat im Verlauf der letzten 8 Jahre beachtliche Erfolge bei der Verarbeitung hochvolumiger Musikkollektionen erzielt. In Teilen sind diese Ergebnisse bereits in kommerziellen Empfehlungsangeboten wie Pandora, Last.fm oder MyStrands für Endanwender verfügbar. Obgleich derartige Systeme personalisierte Empfehlungen durch die Kombination von Audioanalyse, implizitem und explizitem Relevance Feedback als auch Social und Community Metadaten errechnen, fehlt nach wie vor die Berücksichtigung emotionaler Kontexte. Hierunter verstehen wir nicht die sogenannte Moodklassifikation, die vorhandene musikalische Eigenschaften auf intendierte oder empfundene Emotionen abbildet, sondern zu entwickelnde Verfahren, die in der Lage sind, lebenssituationsspezifische Musik für einen Anwender zu empfehlen.
In unserem Beitrag stellen wir eine Architektur für ein derartiges System vor, das Verfahren des Music Information Retrieval mit der Aggregation von Lifestreams und expliziten oder impliziten Affektionsmustern verbindet. Wir nutzen hierbei als Informationsquellen zur Extraktion von Lifestreams Web2.0-Plattformen wie bspw. Facebook oder gängie Blogangebote. Eine Kollektion von persönlichen, emotionalen Reaktionen auf bestimmte Musiktitel erheben wir mittels Crowdsourcing in einem weltweiten, offenen Web2.0-Angebot. Zukünftig soll diese Erhebung noch um Laborversuche zur Erfassung von Gänsehautphänomenen erweitert werden. Im Bereich des klassischen Music Information Retrieval werden benötigte Erweiterungen zur Verarbeitung von Liedtexten integriert.
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Skalierbare automatische Klassifikation von Musikstücken mit individuellen Genre-Modellen [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Engelhard, M. Möller and S. Baumann
[A]
Wir beschreiben ein Open-Source System zur automatischen Genre-Klassifikation von Musikdateien. Dabei vertreten wir die Position, dass die Kriterien zur Unterscheidung von Genres wie Rock oder Pop nicht allgemeingültig, sondern unscharf und subjektiv sind. Darauf aufbauend extrahiert das vorgestellte System aus einer bereits klassifizierten Musiksammlung Merkmale (u.a. RMS, Bandwith, MFCC) und lernt mittels Support Vector Machine ein Modell, das anschließend auf neue Musikstücke angewendet werden kann. Bei der Entwicklung lagen wichtige Augenmerke auf Effizienz, Skalierbarkeit und Benutzerfreundlichkeit, um einen Transfer des State-of-the-Art im Music Information Retrieval in die Anwendungspraxis zu ermöglichen. Mit sehr kurzen Programmlaufzeiten und guten Klassifikationsgenauigkeiten legen wir vielversprechende Zwischenergebnisse vor.
Baumann, U.
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Sprachverständnis im Störgeräusch mit Cochlea Implantat und Hörgerät [DAGA 2000 (Oldenburg)]
U. Baumann
[A]
Zunehmend erfolgt aufgrund der bisherigen, überwiegen guten Erfahrungen eine Cochlea Implantation auch bei Vorliegen von deutlichen Hörresten. Die aktuellen Leitlinien lassen bei bestmöglicher Hörgeräteversorgung ein Einsilberverständnis von maximal 30% als Indikation zur Cochlea Implant Versorgung zu. In der Regel wird die Implantation auf dem schlechter hörenden Ohr vorgenommen, so dass die besser hörende Seite weiterhin für die Nutzung von Hörgeräten zur Verfügung steht. Einige Patienten aus der Gruppe mit Restgehör geben subjektiv ein verbessertes Sprachverständnis besonders in problematischen Hörsituationen wie z.B. im Störgeräusch an, wenn zusätzlich zum Cochlea Implantat ein Hörgerät auf der Gegenseite benutzt wird. Es wurden daher Untersuchungen zum Sprachverständnis im Störgeräusch mit einem Satztest vorgenommen und dabei die Verständnisleistung unter alleiniger Nutzung von CI oder Hörgerät bestimmt und mit der Kombination von CI und Hörgerät verglichen.
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Sprachverständnis mit Cochlea Implantat und Richtmikrofon-Hörgerät [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
U. Baumann
[A]
Patienten mit einseitiger Cochlea Implantat (CI) Versorgung haben auf dem Gegen-ohr oft ein mehr oder weniger großes Resthörvermögen, welches sich durch Einsatz von Hörgeräten in Einzelfällen zur Verbesserung des Sprachverständnis im Störgeräusch nutzen lässt (Baumann, DAGA 2000). Um zu prüfen, ob und in wie weit sich das Sprachverständnis auch durch Hörgeräte mit Richtmikrofontechnik verbessert, wurden 10 erfahrenen CI Trägern mit Resthörvermögen am Gegenohr derartige Hörgeräte (Powerzoom, Phonak AG) angepasst. Nach einer Eingewöhnungszeit und Feinanpassung wurden Hörtests zur Bestimmung des Sprachverständnis mit und ohne Störgeräusch mit dem Oldenburger Satztest durchgeführt. Die Ergebnisse ohne Störgeräusch zeigen im Mittel eine deutliche Verbesserung bei zusätzlicher Nutzung des Hörgerätes unabhängig von der Art des Mikrofons. Die mittlere individuelle Verbesserung durch Einsatz des Richtmikrofons gegenüber dem omni-direktional Empfindlichen liegt allerdings unterhalb 10%. Bei Einsatz des Störgeräuschs schwanken die Ergebnisse individuell. Während die Mehrzahl der Patienten von der zusätzlichen Nutzung des Hörgerätes in unterschiedlichem Umfang profitiert, zeigen einige Patienten eine Verschlechterung. Patienten mit besonders großen Hörresten haben bei Verwendung des Richtmikrofons starke Verbesserungen des 50% Verständnis, im Einzelfall bis zu 8
dB. Diese Patienten zeigen bei gemeinsamer Verwendung von CI und Hörgerät auch ein deutlich verbessertes Richtungsgehör (Seeber textit{et al.}, dieser Tagungsband).
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Akustische Lokalisation mit Cochlea Implantat und Richtmikrofon-Hörgerät [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
B. Seeber, H. Fastl and U. Baumann
[A]
Patienten mit unilateralem Hörverlust leiden in den meisten Fällen unter einem stark eingeschränkten Lokalisationsvermögen. Einseitig Cochlea-implantierte Patienten mit Resthörvermögen auf dem anderen Ohr fällt es ebenfalls schwer, Schallquellen zu lokalisieren. Werden diese Patienten mit einem Richtmikrofon- Hörgerät (Powerzoom, Phonak AG) zusätzlich zum CI versorgt, so konnten in einer Lokalisationsstudie mit acht Patienten zwei deutlich von der Doppelversorgung profitieren. Diese beiden Patienten haben ein etwas höheres Resthörvermögen und zeigen in einer Sprachverständlichkeitsstudie ebenfalls bessere Werte (Baumann, DAGA 2001). Die Lokalisationsuntersuchungen wurden mit einer Methode durchgeführt, bei der die Patienten mit Hilfe eines Lichtpunktes die wahrgenomme Richtung anzeigen (Seeber, DAGA 2001). Der Vorteil dieser Methode liegt in der hohen Anzeigeauflösung der wahrgenommen Richtung. Während einer der beiden Patienten in der Lage ist, Richtungen grob, aber mit geringer Streuung zu unterscheiden, vermag der andere Patient Vorgaberichtungen mit geringem Fehler zu lokalisieren. Bei beiden treten Streubereiche der lokalisierten Richtung um 5 auf, was etwa dem doppelten Wert von Normalhörenden entspricht. Für die Lokalisationsfähigkeit der von uns untersuchten Patienten spielt es nur eine untergeordnete Rolle, ob im Hörgerät das Richtmikrofon oder ein omnidirektionales Mikrofon verwendet wird. Die Lokalisationsergebnisse der CI-Patienten werden mit den Ergebnissen von Normalhörenden verglichen. Ergebnisse von Lokalisationsuntersuchungen mit bilateral mit konventionellen Hörgeräten versorgten Patienten werden den anderen Ergebnissen gegenübergestellt.
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Mechanismen der Lokalisation mit bilateralem Cochlea Implantat [DAGA 2003 (Aachen)]
B. Seeber, H. Fastl and U. Baumann
[A]
Cochlea Implantate reizen die Spiralganglienzellen des Hörnerven in wenigen,breiten Bereichen mit zeitlich diskreten Stromimpulsen, deren Amplitude quantisiert ist. Dies führt zu einer gegenüber Normalhörenden verschlechterten Zeit-, Frequenz- und Intensitätsauflösung. Trotz dieses Informationsverlustes können bilateral Cochlea-implantierte Probanden akustische Signale mit hoher Genauigkeit orten (Seeber et al., DAGA 2001). Im Vortrag werden die Ursachen für dieses Lokalisationsvermögen anhand eines bilateral versorgten CI-Trägers erläutert. Die möglichen Lokalisationsgrundlagen, nämlich das monaurale Spektrum und die interauralen Zeit- und Pegeldifferenzen werden dabei gezielt auf ihren Beitrag zur Lokalisation hin untersucht. Die Ergebnisse belegen eindeutig, daß die hohe Lokalisationsgenauigkeit auf der Auswertung interauraler Pegeldifferenzen beruht. Interaurale Zeitdifferenzen tragen offensichtlich kaum zur Lokalisationsleistung bei.
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Psychoacoustics in Audiology: applications for diagnosis and treatment of hearing disorders [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
U. Baumann and A. Nobbe
[A]
One of the most important domains of applied psychoacoustic is the area of audiology. A wide variety of applications of psychoacoustical methods are employed to assess auditory dysfunctions as well as to achieve a satisfying fit of hearing aids or cochlear implants. The presentation will give an overview over basic audiological tools in use for differential diagnosis of hearing disorders and also address advanced methods such as loudness scaling or adaptive procedures to measure speech perception in quiet and in noise. Another important application of psychoacoustics can be found in the area of audiological research. As an example, some of our recently obtained results concerning pitch discrimination and sound quality estimations with cochlear implants will be presented.
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Konsequenzen der binauralen Lautheitssummation für die bilaterale Hörgeräteanpassung [DAGA 2005 (München)]
J. Chalupper, K. Rohrseitz, U. Baumann and I. Stemplinger
[A]
Wird ein Signal binaural dargeboten, so erhöht sich seine Lautstärke im Vergleich zur monauralen Darbietung. Literaturdaten deuten daraufhin, daß die binaurale Lautheitssummation bei Schwerhörigen pegelabhängig ist und zwischen 3 dB bei niedrigen Pegeln und 10 dB bei hohen Pegeln beträgt. Eine Intensitätsaddition würde pegelunabhängig 3 dB zur Folge haben. In einem Hörversuch wurde untersucht, auf welche Weise die binaurale Lautheitssummation bei der Berechnung einer bilateralen Zielverstärkung berücksichtigt werden sollte. Mit 21 schwerhörigen Probanden wurden Lautheitsskalierungen mit verschiedenen synthetischen Testsignalen und eine subjektive Beurteilung der Angenehmheit von natürlichen Schallen durchgeführt. Insgesamt wurden 5 Testsituationen untersucht: (1) monaural versorgt - rechts, (2) monaural versorgt - links, (3) binaural versorgt ohne Verstärkungskorrektur, (4) binaural versorgt mit -3 dB Verstärkungskorrektur, (5) binaural versorgt mit pegelabhängiger Verstärkungskorrektur. Die Ergebnisse der Lautheitskalierung zeigen, daß mit einer Verstärkungskorrektur von -3 dB die binaurale Lautheitssummation ausgeglichen werden kann. Die pegelabhängige Korrektur wird jedoch hinsichtlich der Angenehmheit von den schwerhörigen Probanden bevorzugt.
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Dichotische Stimulation durch Cochlea Implantat und Hörgerät: Wer profitiert? [DAGA 2005 (München)]
U. Baumann, I. Stemplinger, D. Kaschura and G. Rasp
[A]
Nach der erfolgreichen Implantation eines Cochlea Implantats (CI) in ein Ohr tragen einige Patienten das Hörgerät am anderem Ohr weiter - die so genannte bimodale Versorgung. Diese Patientengruppe schildert eine Verbesserung des Sprachverstehens - besonders im Störgeräusch - sowie eine bessere Übertragung von Musik, wenn das Hörgerät zusätzlich zum CI getragen wird. Einige Patienten aus dieser Gruppe geben weiterhin eine Verbesserung des Richtungshörens an. Es wird über die Ergebnisse einer Studie mit 14 bimodal versorgten Patienten berichtet, die hinsichtlich des Einsilbersprachverstehens, des Sprachverstehens im Störgeräusch, der Lautheitsskalierung, der Lokalisationsleistung und des Einflusses eines Richtmikrophones am Hörgerät untersucht wurden. Bei 85% der untersuchten Patienten konnte das Einsilbersprachverstehen durch die zusätzliche Nutzung des Hörgerätes verbessert werden, ebenso verbesserten sich 85% der Patienten im Sprachverstehen im Störgeräusch. In den Ergebnissen zur Lokalisationsgenauigkeit zeigten sich starke interindividuelle Schwankungen. Einige Versuchteilnehmer waren in der Lage, die Seite des Schalleinfalles anzugeben, bei anderen Probanden zeigte sich jedoch keine klare Verbesserung des Richtungshörens durch die bimodale Stimulation. Schlussfolgerung: Bei Vorliegen von ausreichendem Restgehör können CI-Patienten deutlich von der Anpassung von High-Power Hörgeräten profitieren.
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Oldenburger Satztest im 'Multi-Source Noise Field' mit unterschiedlichen Modulationscharakteristika [DAGA 2008 (Dresden)]
T. Rader, C. Schmiegelow, U. Baumann and H. Fastl
[A]
Der Oldenburger Satztest (OLSA) ist ein nützliches Werkzeug zur Ermittelung der Sprachverständlichkeitsschwelle im Störgeräusch (Wagener 1999). Der kommerziell erhältliche OLSA ermöglicht nur eine 2-kanalige Ausgabe der Signale. Eine Mehrkanalausgabe ist jedoch wünschenswert, um realistischere Störgeräusch-Szenarien zu gewährleisten. Der OLSA bietet die Möglichkeit eines geschlossenen Antwortmodus, bei dem der Proband die verstandenen Wörter aus einer Vielzahl von gegebenen Antwortmöglichkeiten selbstständig auswählt.
Zur Bestimmung von Referenzdaten mit einer Mehrkanal-Lautsprecheranordnung wurden zwanzig normalhörige erwachsene Probanden mit dem OLSA unter verschiedenen Störgeräuschbedingungen untersucht. Das Sprachsignal wurde frontal in einer Hörkabine über Lautsprecher zur Bestimmung der Sprachverständlichkeitsschwelle mit adaptiv gesteuertem Schallpegel und zur Bestimmung der Steigung der Diskriminationsfunktion mit zwei fest eingestellten Sprachpegeln dargeboten. Die diffuse Störgeräuschdarbietung erfolgte über vier getrennte, akustische Kanäle, wobei die Lautsprecher für das Störgeräusch in den Raumecken der Hörkabine angeordnet waren. Die Darbietung der verschiedenen Störgeräusche erfolgte unkorreliert über die Eck-Lautsprecher.
Es wurden die Sprachverständlichkeitsschwelle und die Steigung der Diskriminationsfunktionen im OLSA für das stark modulierte sprachsimulierende Rauschen nach Fastl und das im OLSA verwendete, modulationsarme Rauschen mit statistischen Verfahren untersucht und verglichen. Das diffuse Störschallfeld ermöglicht eine originalgetreuere Abbildung realer Geräuschsituationen und zeigt wesentlich deutlicher die Wirkung der binauralen Interaktion bei Trennung von Stör- und Nutzschallen aus verschiedenen Richtungen.
Baumann, W.
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Realtime Capable Beamforming-Based Convolutive Source Separation [DAGA 2003 (Aachen)]
W. Baumann, D. Kolossa, B.-U. Köhler and R. Orglmeister
[A]
A realtime implementation of an independent component analysis (ICA) algorithm for the separation of two acoustically mixed speech signals in a car environment is introduced. The algorithm is based on two parallel frequency domain beamformers, each of which cancels the signal from one interfering source by frequency dependent null-beamforming. In order to obtain independent output signals, stemming from the driver and the co-driver, respectively, the zero-directions of the beamformers are jointly optimized via second and higher order statistics. Optimization is carried out for each frequency band separately, so that phase distortions caused by the transfer functions between speakers and microphones are compensated. In contrast to other frequency domain source separation algorithms, this structure does not suffer from permutation of frequency bands and allows to distinguish between the two speakers. At the same time, it is retaining the major advantage of blind methods, that do not require an external estimate of the direction of arrival (DOA).
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Vergleich von PCA und MVDR im Falle inkohärenter Rauschumgebungen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
W. Baumann, P. Vicinus and R. Orglmeister
[A]
Verfahren zur Störgeräuschreduktion stellen einen wichtigen Bestandteil moderner Freisprecheinrichtungen dar. Aufgrund gesunkener Kosten für leistungsfähige Hardware kommen dafür mittlerweile auch mehrkanalige Lösungen zum Einsatz. Eine klassische Methode der mehrkanaligen Signalverarbeitung stellen Beamforming Verfahren dar, die in der Lage sind, sowohl zeitliche als auch räumliche Signalparameter auszunutzen.
Für den Fall eines vollständig inkohärenten Rauschfeldes zeigt der Delay and Sum Beamformer unter den nichtadaptiven Verfahren die beste Störgeräuschunterdrückung. Dabei wird vorausgesetzt, dass die Sensorsignale lediglich Laufzeitverzögerungen aufweisen. Für reale Raumbedingungen ist diese Annahme jedoch nicht gerechtfertigt, da zwischen Signalquelle und Mikrofon die Übertragungsfunktion des Raumes berücksichtigt werden muss. Durch die Annahme eines normierten Modells der Signalerfassung, wie es bei Beamforming-Verfahren üblich ist, reicht jedoch die Bestimmung der Nutzsignalübertragungsfunktion zwischen den Mikrofonen für eine realistische Modellbildung aus.
Im zweikanaligen Fall lässt sich für die Schätzung dieser intersensorischen Signalabhängigkeiten eine geschlossene Lösung angeben, auf deren Grundlage die optimale adaptive Sensorgewichtung formuliert werden kann, die sich sowohl durch Anwendung der Principal Component Analysis (PCA) als auch durch den Minimum Variance Distortionless Response (MVDR) Beamformer-Entwurf herleiten lässt.
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Verteilte Mikrofone im Kraftfahrzeug [DAGA 2006 (Braunschweig)]
P. Vicinus and W. Baumann
[A]
Freisprechtelefonie findet zunehmende Anwendung beim Automobilkunden. Die
Positionierung der Mikrofone durch den Fahrzeughersteller wird dabei leider
immer weniger durch akustische Gegebenheiten als durch Vorgaben der Designer festgesetzt. Daraus resultieren oftmals schlechte '`Signal zu St'or''-Abst'ande und zerkl'uftete Frequenzg'ange an den akustischen
Wandlern.
Diese Arbeit besch'aftigt sich mit Algorithmen, die w'ahrend des
Freisprechens bzw. einer Spracherkennung das Nutzsignal maximieren und die
St'orung minimieren. Dabei unterliegt die Platzierung der Mikrofone
grunds'atzlich keiner geometrischen Nebenbedingung. Des Weiteren wird an die Richtcharakterstik der Mikrofonkapseln zun'achst keine explizite
Forderung gestellt. Ausgew'ahlte Verfahren werden auf ihre theoretischen und
praktischen F'ahigkeiten analysiert. Aus ihren Vorteilen werden Ans'atze
f'ur ein kombiniertes Verfahren extrahiert und ein Algorithmus entworfen.
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Robuste Erkennung gestörter Sprache im Automobil durch MMSE-Störgeräuschunterdrückung und Missing-Data Spracherkennung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
D. Kolossa, A. Klimas, W. Baumann and R. Orglmeister
[A]
Um zufriedenstellende Spracherkennungsergebnisse auch im Automobilbereich zu erhalten, ist eine adequate Störgeräuschunterdrückung von großer Bedeutung. Zu diesem Zweck bietet die Minimum Mean Square Error (MMSE) Schätzung eine optimierte Lösung mit signifikanten SNR-Verbesserungen auch dann, wenn nur ein Mikrofonsignal zur Verfügung steht. Während substanzielle SNR-Verbesserungen möglich sind, leidet die Güte der Spracherkennug oft unter dieser nichtlinearen Verarbeitung. Um die Erkennungsrate trotzdem zu verbessern, erscheinen Missing-Feature Techniken wie Data Imputation oder Marginalisierung vielversprechend. Allerdings müssen diese direkt auf die Features des Spracherkenners angewandt werden, was zu einer von zwei ähnlich unbefriedigenden Herangehensweisen führt: entweder muss die Spracherkennung mit denjenigen Features ausgeführt werden, die in der MMSE-Schätzung ermittelt werden, was suboptimale Erkennungsergebnisse zur Folge hat, wenn dadurch im Spektralbereich gearbeitet werden muss, oder ein neuer MMSE-Schätzer für spracherkennungsadäquate Features muss hergeleitet werden.
Hier schlagen wir eine neue Herangehensweise vor. Die MMSE-Stögeräuschunterdrückung wird im Frequenzbereich angewandt um das entstörte Signal und dazugehörige Varianzen im Zeit-Frequenz-Bereich zu ermitteln. Diese werden dann gemeinsam mit der Unscented Transformation in den Arbeitsbreich der Spracherkennung transformiert, so dass für einen Missing-Feature Spracherkenner sowohl 13 Mel-Frequenz-Cepstralkoeffizienten mit ersten und zweiten Ableitungen als auch die Varianzen dieser Features für jedes Frame und jedes Feature zur Verfügung stehen.
Und während MMSE-Störgeräuschunterdrückung allein die Spracherkennungsrate bei niedrigen SNRs um ca 20% verbessern kann, bietet diese Anbindung der Vorverarbeitung an die Missing Feature Spracherkennung einen Erkennungsratengewinn von 10 bis 15%, verglichen mit dem Ephraim-Malah-Filter allein, was die probabilitstische Anbindung zwischen Vorverarbeitung und Spracherkennung als eine vielversprechende Methode zur Erhöhung der Spracherkennerrobustheit erscheinen läßt.
Baume, O.
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Long term monitoring site at Saint-Berthevin (France-53) : a tool for traffic noise characterisation using space and time statistical variability of acoustical and meteorological events [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
O. Baume, B. Gauvreau, M. Bérengier, F. Junker and F. Lauzin
[A]
The large influence of atmospheric conditions and ground irregularities on noise level calculation is well known from theoretical approaches or numerical developments. For instance, computing the propagation of traffic noise has held great efforts since then but those works were based on approximate environmental conditions. This paper deals with further investigations for realistic situations using statistical analysis.
We aim at introducing our long term monitoring site that was settled for new research developments. The double objective of this important equipment is to validate of our numerical models for acoustical (PE based model) and meteorological (SUBMESO) predictions, and to lead to a statistical approach. Thanks to facilities supported by the Ponts et Chaussées laboratories network and specifications of Saint-Berthevin valley - complex topography, sound source from road and railway traffic - a great tool for such analyses is available.
A software which verifies output data from this long term monitoring site (10s sampling) is currently in progress. It leads to a wide validated database of road traffic, acoustical and meteorological measurements controlled from corrupting events in non-urban areas. Then we explore new statistical theories and tools for both space and time correlation of those experimental figures, including multi-dimensional analysis. The purpose is to estimate the variability of noise levels for several time scales, from short term (10s duration) to long term (10 years) analysis to appreciate the ''long term quality'' of experimental data.
Baumgart, J.
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Berechnung der Schallleistung von offenen Strukturen über Frequenzbereiche mit Hilfe finiter und infiniter Elemente sowie Lanczos-Padé-Approximaition [DAGA 2005 (München)]
J. Baumgart, S. Marburg and S. Schneider
[A]
Die Lanczos-Padé-Approximation hat sich als
effiziente Methode zur Reduktion von akustischen
Außenraumproblemen erwiesen, die mit finiten und infiniten
Elementen formuliert sind. Die Methode bietet die Möglichkeit,
mehrere Ein- und Ausgangsgrößen zu verwenden. Darüber hinaus sind
auch
unsymmetrische Matrizen, wie sie bei der Methode der infiniten
Elemente auftreten können, zulässig.
Die Effizienzsteigerung geschieht mit der Approximation an einer
festen Entwicklungsstelle. Im Ergebnis ist der Fehler um diese
Stelle sehr klein. Die Größe des Vertrauensbereiches ist abhängig
von der Anzahl der verwendeten
Iterationen. Der Fehler
lässt sich ohne erhöhten Rechenaufwand nach einer
Vereinfachung abschätzen, was eine Validierung des Ergebnisses
ermöglicht und es gestattet, eine geeignete Lage für die
nächste Entwicklungsstelle zu wählen.
Die hier
vorgestellte Methode ist besonders geeignet, wenn wenige
Eingangsgrößen gegeben sind und nur einige Ausgangsgrößen
gesucht werden. Im Falle der Schallleistungsberechnung ist nur eine
skalare Größe von Interesse. Die Randbedingungen auf dem Rand werden
als Eingangsgrößen vorgegeben.
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Effiziente Schallfeldberechnung von Blasinstrumenten mithilfe Finiter Elemente [DAGA 2006 (Braunschweig)]
J. Baumgart, S. Marburg and R. Grundmann
[A]
Blasinstrumente setzen sich aus einem schallerzeugenden
Mechanismus und einem akustischen Resonator zusammen. Für den
Klang des Instrumentes ist das Zusammenspiel beider entscheidend.
Der Resonator ist für die Tonhöhe und darüber hinaus für die
Klangfarbe mitverantwortlich.
Werden nichtlineare Effekte und der Erregungsmechanismus
vernachlässigt, kann das akustische Feld um und im Instrument mit
der Helmholtzgleichung im eingeschwungenen Zustand beschrieben
werden. Zur Diskretisierung dieser Differenzialgleichung wird hier
die finite Elemente Methode eingesetzt, mit welcher eine gute
Wiedergabe der Geometrie möglich ist. Bei einer Diskretisierung
von 6 Knoten pro Wellenlänge stehen zuverlässige Ergebnisse zur
Verfügung.
Aufgrund der notwendigen feinen Diskretisierung ist eine
effiziente Lösung des Problems notwendig. Iterative Löser können
zu erheblichen Zeiteinsparungen führen, wenn sie problembezogen
eingesetzt werden. Das hier gestellte Problem lässt sich als
Eigenwertproblem formulieren, und da nur wenige Eigenwerte und
dazugehörige Moden interessieren, schnell lösen. Alternativ ist
bei diesem Typ von Gleichungssystemen der Einsatz der
Lanczos-Padé-Approximation möglich, im besonderen, wenn nur
Ergebnisse an wenigen ausgezeichneten Punkten interessieren.
Mithilfe eines in Matlab geschriebenen Programmes werden
Möglichkeiten der Anwendbarkeit an Beispielen aufgezeigt. Die
beiden iterativen Löser werden in ihrer Anwendbarkeit verglichen.
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Formantenbestimmung von Fagottklängen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Grothe, J. Baumgart and R. Grundmann
[A]
Als Formant bezeichnet man einen Frequenzbereich im Spektrum, in dem die Amplituden benachbarter Teiltöne besonders verstärkt werden. Formanten stellen somit Maxima in der Hüllkurvendarstellung eines Klangspektrums dar.
Lage und Intensität der Formanten sind charakteristische Merkmale von Instrumentenklängen.
Ziel der Untersuchungen war die Analyse von Klangspektren des Fagotts hinsichtlich tonhöhenunabhängiger Formantbereiche, wie sie bei Sängern festgestellt wurden.
Zur Tonerzeugung wurde eine Anblasvorrichtung eingesetzt, die es ermöglicht, Töne auf dem Fagott unter definierten Anblasparametern zu erzeugen. Dadurch war eine sehr gute Wiederholbarkeit der Experimente gesichert.
Auf verschiedenen Fagotten wurden Töne unterschiedlicher Tonhöhe gespielt und aufgezeichnet. Nach der Spektralanalyse eines kurzen periodischen Teils dieses Klangereignisses wurde ein energetisches Histogramm mit der Bandbreite der Grundtonfrequenz erzeugt. Dabei wurden alle Schallleistungen in einem Frequenzband aufsummiert und dem jeweiligen Partialton zugeordnet.
Die Überlagerung dieser diskreten Spektren von Einzelklängen kann durch einen geeigneten Glättungsalgorithmus in eine kontinuierliche, stetige Funktion überführt werden. Diese stellt einen Formantenverlauf dar in dem alle Einzelexperimente berücksichtigt sind.
Nach der Normalisierung der Klangspektren der Einzeltöne auf den Gesamtschalldruckpegel zeigte sich im Frequenzbereich über 1 kHz eine deutliche Abhängigkeit der Obertonzusammensetzung von der Grundtonhöhe.
Ein gemittelter Formantenverlauf, von dem die Spektren aller aufgezeichneten Klänge im Bereich des Hauptformanten um nicht mehr als 5 dB abweichen, ließ sich bereits durch Auswertung weniger tiefer Töne bestimmen.
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Anregungsvorrichtung mit künstlichen Lippen für Fagotte [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Hille, J. Baumgart and R. Grundmann
[A]
Bei Fagotten verfügt der Spieler über eine Reihe von Möglichkeiten mit Lippen, Blasdruck und Mundhöhle Einfluss auf die Klangfarbe und Tonhöhe des Instrumentes zu nehmen. Lippenspannung und Lippendruck, die Position der Lippen selbst sowie auch der Hohlraum der Mundhöhle des Spielers haben einen starken Einfluss auf das Schwingverhalten des Rohrblattes und somit auf den erzeugten Ton. Um den Einfluss von Lippen und Mundhöhle näher zu untersuchen wurde ein künstlicher Bläser konstruiert, der die natürlichen Verhältnisse darstellt und reproduzierbare Ereignisse zulässt. Damit wurden verschiedene Ansatzparameter wie Lippenkraft, Lippenspannung, Mundhöhlenvolumen etc. simuliert und hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die abgestrahlten Klänge untersucht.
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Fluid-Struktur-Interaktion im Cortischen Organ [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Baumgart, M. Fleischer and R. Grundmann
[A]
Das in der Gehörschnecke von Säugern (Cochlea) sitzende Cortische Organ ist eine für den Hörprozess entscheidende Komponente. Hier werden die von aussen ankommenden Schallwellen in ein elektrisches Signal umgesetzt. Mittels numerischer Simulation ist es möglich, die mechanische wirkenden Kräfte im Cortischen Organ zu bestimmen und das Bewegungsverhalten zu beschreiben.
Um das Problem auf das Wesentliche zu reduzieren, wird ein zweidimensionales Modell erstellt. Dabei werden Daten, die aus histologische Schnitten (radial) stammen, zugrunde gelegt. Die Struktur wird mit anisotropem, linear-elastischem Material beschrieben und mit Hilfe der finiten Elemente Methode diskretisiert. Das Fluid wird hier als inkompressibel mit konstanten Eigenschaften angenommen und als Diskretisierung wird die finite Volumen Methode verwendet. Durch die sehr geringen Abmessungen sind die viskosen Effekte des Fluides dominant. Für jeden Zeitschritt werden zwischen der Struktur und dem Fluid Kräfte und Geschwindigkeiten ausgetauscht und damit eine schwache Kopplung realisiert. In dieser Arbeit wird der Bereich geringer Schalldruckpegel untersucht. Deshalb sind die Amplituden der Verformung gegenüber den geometrischen Abmessungen sehr gering. Somit ist es möglich zeit- und verformungsinvariante Netze zu nutzen und die Bewegung der Kopplungsränder über Randbedingungen zu formulieren.
Durch die Lösung der Feldgleichungen stehen die physikalischen Größen an allen Orten zur Verfügung. So lässt sich die auf die Stereozilien der inneren Haarsinneszellen wirkende Kraft und der Massestrom im subtekroialen Spalt bestimmen. Es zeigt sich dass bereits relativ geringe Spalthöhenänderungen zu hohen Geschwindigkeiten gegenüber den Stereozilien führen.
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Ein steuerbares Mundstück für Fagotte [DAGA 2008 (Dresden)]
T. Grothe, J. Baumgart and R. Grundmann
[A]
Das Mundstück des Fagottes besteht aus zwei Schilfrohrplättchen und wird Rohrblatt genannt. Beim Spielen des Instrumentes wird der Ton dadurch erzeugt, dass die beiden Rohrblatthälften gegeneinander schlagen. Das vollständige Schließen verursacht einen negativen Druckimpuls, der durch den Instrumentenkorpus wandert. Es wird eine Erregungsvorrichtung für Fagotte vorgestellt, die die Funktion des Rohrblattes übernimmt. Die Vorrichtung besteht aus einem Druckluftspeicher und einem Einblasadapter mit einem schnellschaltenden Magnetventil. Der Einblasadapter hat das Volumen des Rohrblattes und ist mit einem Drucksensor versehen. Zunächst wurden instationäre Druckmessungen in präparierten Fagottrohrblättern durchgeführt, während professionelle Musiker das Instrument spielten. Während des künstlichen Anblasens wird das Steuersignal des Ventils modifiziert, um die Druck-Zeit-Verläufe von Musikeranspiel bestmöglich zu reproduzieren. Bei Druckamplituden von bis zu 16 kPa lassen sich so ''künstliche'' Drucksignale erzeugen, die mit den ''realen'' Drucksignalen vom Musikeranspiel hoch korrelieren (r = 0,93). Die Vorrichtung ermöglicht daher realitätsnahe, wiederholbare Versuchsbedingungen für ein automatisiertes Anspiel von Fagotten. Die Frequenzspektren der ''künstlich'' erzeugten Klänge wurden analysiert und mit denen von Musikern verglichen.
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Strukturmechanik des cochleären Stereozilienbündels [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Fleischer, J. Baumgart, Y. Yarin and H.-J. Hardtke
[A]
Stereozilien sind dünne, schlanke Strukturen welche sich auf den Haarzellen befinden. Ihr Verhalten ist entscheidend für den Hörvorgang, da hier der mechanoelektrische Transduktionsprozess stattfindet. Sie sind in Bündeln angeordnet deren Geometrie, Form und mechanische Eigenschaften sich stark unterscheiden können. Jedes Einzelstereozilium zeigt im Inneren eine hochkomplexe, jedoch periodische Anordnung von Actinfasern die durch verschiedene Proteine miteinander verbunden sind.
Diese Struktur besitzt Vorzugsrichtungen und zeigt somit die Notwendigkeit der Einführung anisotroper Materialgesetze zur Beschreibung der mechanischen Eigenschaften. Um alle Koeffizienten des Elastizitätstensors zu bestimmen wird die numerische Homogenisierung mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode genutzt. Dabei werden von einem repräsentativen Volumenelement, das alle Informationen bezüglich der Periodizität der Mikrostruktur enthält, die benötigten Größen abgeleitet.
Im Ergebnis kann gezeigt werden, daß Einzelstereozilien durch ein orthotropes Materialgesetz charakterisiert werden können. Weiterhin zeigen sie eine, für biologische Materialien typische, geringe Schubnachgiebigkeit.
Die mit diesem Materialgesetz behafteten Bündelmodelle zeigen eine gute Übereinstimmung mit Messungen die im Tierexperiment (Ratte) durchgeführt worden.
Baumgartner, M.
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Wellenfeldsynthese: Untersuchungen zu Alias-Artefakten im Ortsfrequenzbereich und Realisierung eines praxistauglichen WFS-Systems [DAGA 2005 (München)]
D. Leckschat and M. Baumgartner
[A]
Die akustische Wellenfeldsynthese (WFS) ist seit Jahren in vielen Facetten bekannt, jedoch kam es bedingt durch den erhöhten Aufwand kaum zu Realisierungen außer einigen Spezialanfertigungen. Die Autoren haben zunächst einige Grundlagen der WFS ausgearbeitet und anschliessend ein praxistaugliches und kostengünstiges System konzipiert und realisiert.
Untersucht wurden insbesondere Artefakte, die in der örtlich diskreten Abtastung und Rekonstruktion eines Schallfeldes begründet sind (spatial aliasing). Im Zuge einer Simulation wurden Schallfelder, welche durch die Wellenfeldsynthese entstehen, berechnet und mit einem signaltheoretischen Ansatz beschrieben. Die Ausprägung von Wellen in einer Hörzone wurde mittels zweidimensionaler Fouriertransformation in den Ortsfrequenzbereich transformiert. Aus der Beschreibung des Syntheseprozesses im Ortsfrequenzbereich ergeben sich Kriterien für das Auftreten von Aliasartefakten in Abhängigkeit von der Wellengestalt und den akustischen Eigenschaften der Lautsprecher.
Von der FH Düsseldorf wird ein System vorgestellt, welches durch den bevorzugten Einsatz von handelsüblichen Komponenten mit besonders günstigem Preis-/Leistungsverhältnis und eine Vorverarbeitung der Audiosignale gekennzeichnet ist. Es ist zudem mobil und vergleichsweise einfach zu handhaben und soll damit Anwendungsgebiete erschließen, für die eine große und teure Anlage nicht in Frage kommt, etwa bei Präsentationen oder Messeauftritten sowie Produktion und Wiedergabe von Ton- und Filmerzeugnissen für kleine bis mittlere Auditorien.
Baumgartner, W.-D.
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Sensitivity to Interaural Time Delay in Stimulus Fine Structure and Onset/Offset of a Bilateral Cochlear Implant Listener [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Laback, P. Majdak, K. Schmid and W.-D. Baumgartner
[A]
Recent studies on the sensitivity of bilateral cochlear implant (CI) listeners to interaural time delay revealed JNDs in the order of 100 s. There are indications that sensitivity is restricted to stimuli containing low rate signal information in either the carrier or the envelope. This has been inferred from JNDs for ITD applied either to the entire stimulus (interaural waveform delay, IWD) or to the envelope only (interaural envelope delay, IED) [R. van Hoesel and R. Tyler, 2003].
This study investigates the sensitivity of bilateral CI listeners to IWD, IED and, as a newly tested condition, delay in the fine-structure only (interaural fine-structure delay, IFSD), as a function of pulse rate. Two different stimuli are tested: stimulus A is a sequence of four equal-amplitude pulses. Sensitivity to IWD, IED and IFSD is tested by interaurally delaying all 4 pulses, pulses 1+4 only, or pulses 2+3 only, respectively. Stimulus B is a pulse sequence shaped with a trapezoid function. Here, IWD, IED and IFSD refer to an interaural delay in the entire stimulus, the envelope only or the pulse timing only, respectively. The experiments are also performed with normal hearing subjects listening to simulations of CI stimulation.
With these experiments we hope to get more insight into the relative potencies of interaural envelope- and fine-structure delay at different electrical pulse rates. Moreover, the results should provide information on the relevance of interaural synchronization in pulse timing. Results of these experiments, which are currently underway, will be presented.
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Effects of interaural time differences in fine structure and envelope on lateral discrimination in bilateral electrical hearing [DAGA 2006 (Braunschweig)]
P. Majdak, B. Laback and W.-D. Baumgartner
[A]
Localization of sound sources is partly based on interaural time differences (ITDs). For lower frequencies, the neural stimulation pattern is synchronized to the phase of the carrier signal. Interaural difference of the phase, so called fine structure ITD, is important for determining the lateral position of the sound source. Bilateral cochlear implant (CI) listeners currently use stimulation strategies which encode ITD in the temporal envelope but which do not transmit ITD in the fine structure due to the constant phase in the electrical pulse train.
To determine the necessity for encoding ITD in the fine structure, ITD-based lateralization discrimination was investigated with CI listeners and normal hearing subjects at different pulse rates for various combinations of independently controlled envelope ITD and fine structure ITD. Amplitude modulated pulse trains with a modulation rate of 13Hz were used. Results show that the fine structure ITD had the strongest impact on lateralization discrimination at lower pulse rates, with significant effects for pulse rates up to 800 pulses per second. At higher pulse rates, lateralization discrimination depended on the envelope ITD only. It is concluded that bilateral CI listeners benefit from transmitting fine structure ITD at lower pulse rates.
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Effects of interaural delay in ongoing fine structure, onset, and offset in electric and acoustic hearing: Model results [DAGA 2006 (Braunschweig)]
B. Laback, P. Majdak and W.-D. Baumgartner
[A]
The relative contributions of interaural time differences (ITD) in the ongoing fine structure and in the gating portions of signals to lateralization discrimination were studied in three cochlear implant (CI) subjects and five normal hearing (NH) subjects listening to an acoustic model of electrical stimulation. The first and last pulse of rectangularly gated pulse trains represented, per definition, the gating portions, and the remaining pulses the fine structure. In experiment I, the stimuli consisted of four pulses of constant amplitude at rates of 100, 200, 400, and 800 pulses per second (pps). Two of the CI listeners showed sensitivity to fine structure ITD up to 800 pps, one CI listener at 100 pps only, and the NH listeners up to 400 pps. The relative contribution of gating ITD, in particular the onset, increased with increasing pulse rate. Experiment III used stimuli with constant durations and loudness adjusted amplitudes across all pulse rates. Up to 400 pps, the sensitivity to fine structure ITD increased and to gating ITD decreased with increasing duration. Most effects were successfully modeled by a multiple looks cross-correlation model, in which ITD information is integrated across time after applying a rate-dependent and subject-specific onset-weighting function.
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Effect of Different Frequency Mappings on Speech Intelligibility for CI listeners [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Goupell, B. Laback, P. Majdak and W.-D. Baumgartner
[A]
The current generation of cochlear implants (CI) is not optimized for sound localization. However, improving sound localization ability should not hinder a cochlear implant's main function, to help the listener understand speech. The Oldenburger Satztest was used to test speech intelligibility in quiet and at different noise levels with CI and normal hearing (NH) listeners using a CI simulation. The experimental parameters that were varied were the number of analysis channels (M) and the number of electrodes or synthesis channels (N). Both ''matched'' (M = N) and ''unmatched'' (M
N) conditions were tested. It was found that for the matched conditions the number of electrodes can be decreased from twelve to eight and speech intelligibility is hardly affected, even for the lowest signal-to-noise ratios. It was also found that for the unmatched conditions speech intelligibility was insensitive to small spectral changes but not large ones. The results have implications for new mapping strategies for CI listeners.
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Spectral Profile Analysis in Cochlear Implant Listeners [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Goupell, B. Laback, P. Majdak and W.-D. Baumgartner
[A]
This study determines the feasibility of cochlear implant (CI) listeners to compare relative levels of bands in a wideband spectrum. Three types of profile analysis experiments were performed: detection of a peak or notch in a flat background, discrimination of different peak heights and notch depths, and frequency discrimination of peaks and notches. Several places, bandwidths, and roving ranges were tested. It was found that the listeners were always sensitive to spectral peaks at any bandwidth and place. Notches were more difficult to detect than peaks and level roving significantly decreased performance. Increasing the bandwidth beyond two electrodes showed no significant decrease in the threshold. The effect of place was highly variable between listeners and was highly correlated with intensity discrimination thresholds without a background. These results have comparable trends to those found for normal hearing (NH) listeners (Moore et al., JASA, 1989); however, peak and notch detection is at least two times worse in CI listeners compared to NH listeners. Subsequent modeling showed that one listener was likely performing a profile analysis, while the others could have been using intensity cues only. These results have implications on the ability of CI listeners to localize sounds in vertical planes.
Baumhoff, P.
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A Neuronal Correlate of Octave Similarity and Discrimination in the Auditory Midbrain of Gerbils [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Ochse, P. Baumhoff and G. Langner
[A]
Complex signals, that are important in human and animal communication, are mostly harmonic and periodic signals. In addition to the frequency analysis of the cochlea the periodicity is processed by a time analysis in the central auditory system. In our experiments we used awake gerbils. We investigated Neurons in the central nucleus of the inferior colliculus (IC) of Gerbils for their selectivity to periodic amplitude modulations.
We discovered that most neurons in the IC with a good tuning to a best modulation frequency (BMF) show also responses to multiples of their BMF shortly after the onset of the stimulus. Coincidence detection between delayed signal representations is appropriate to explain such comb-filter like modulation transfer functions (MTF). After stimulus onset these harmonic responses are suppressed resulting in a band pass shaped MTF and a major peak at BMF.
By iontophoretic application of inhibitory receptor antagonists and examination of slow neuronal reactions, we were able to show an inhibitory input to these coincidence detector neurons, suppressing activity for half of the BMF period between the coincidences. This inhibition, which is phase coupled to the envelope of the signal, leads to a low pass shaped MTF, by suppressing the reaction if the modulation frequency of the acoustic signal is twice ore more of the neurons BMF. The combination of both mechanisms, coincidence detection (high pass) and phase coupled inhibition (low pass) can explain the commonly observed tuning of IC-neurons to one BMF.
Supported by the Volkswagen Foundation
Baures, L.
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Coupled FE-SEA vibro-acoustic analysis of floating floors for trains [DAGA 2007 (Stuttgart)]
L. Baures and U. Orrenius
[A]
Prediction tools implementing Finite Element Methods (FEM) and Statistical Energy Analysis (SEA) methods are widely used for analyzing and solving vibro-acoustic problems in the industry. However, the use of separate software for different frequency ranges implicates loss of time and computational resources. In addition the frequency range for which neither numerical nor statistical models are applicable can be quite wide.
A theory allowing the coupling of these two methods has been recently presented and implemented in commercial software. For structural sources, effects of the receiving structure on the input power can be accounted for, like in standard FE analysis. In comparison with FEM, the hybrid method is able to provide results at higher frequencies with less computation demand. After a brief review of the underlying theory, a model of a floating floor, typically used in railway cars is presented. Considerations driving the subsystems' partitioning into SEA or FEM subsystems are explained The application of coupled FE SEA methodology for computation of SEA coupling loss factors of rubber joints is discussed specifically. The computed vibration isolation and sound insulation are presented and compared to measured results. Finally the advantages of using a hybrid FE-SEA method instead of separate SEA or FE models are discussed briefly.
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Numerische Simulation der Anregung und Übertragung von Körperschall bei Schienenfahrzeugen am Beispiel eines Kompressors [DAGA 2008 (Dresden)]
L. Baures, B. Stegemann and E. Thoß
[A]
Bei Schienenfahrzeugen werden Kompressoren u.a. zur Erzeugung von Druckluft für Bremssysteme und in Klimaanlagen eingesetzt. Da Kompressoren sowohl Luft- als auch Körperschallanteile generieren ist eine Prognose der Fahrzeuginnengeräusche nicht einfach. Für mehrere Anwendungen, z.B. eine Führerraumklimaanlage einer Straßenbahn und ein Bremskompressor auf dem Dach eines Regionalzuges, wird die Problematik anhand von hybriden FE-SEA Modellen untersucht.
Die Körperschallentstehung wird sowohl durch die Eigenschaften der Quelle (Kraft und Impedanz), durch Isolationselemente im Ausbreitungsweg, als auch durch die Empfangsstruktur (Impedanz der Befestigungspunkte) beeinflusst.
Bei der numerischen Simulation wird als Eingabeparameter für die Quelle die gemessene blockierte Kraft gegen ein starres Fundament mit Vibrationsisolatoren verwendet. Es werden die Impedanzen der Befestigungspunkte rechnerisch ermittelt und gemessen. Soweit möglich werden berechnete und gemessene Parameter verglichen.
Bay, K.
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Compact silencer for heating systems [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Bay, M. Krämer and P. Brandstätt
[A]
The noise in oil or gas boiler exhaust vents is mainly of a broadband nature. The burner casing or the firing frequency of engine driven power stations can add a characteristic resonance and tonal components at low frequencies. In order to meet the acoustic requirements at the exit of the chimney, silencers are required for these low frequencies. A compact silencer unit, combining a porous and an active sound absorber is presented. The design of such silencers and the attenuation in the low and mid frequency range obtained from measurements are discussed.
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Mitigation of the ventilation noises at the electric locomotive BR-182 [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Bay, P. Brandstätt and N. Rambausek
[A]
Electric locomotives depend on a multiplicity of ventilation systems. The noise of ventilation systems is dominant at standstill in the station. The possibilities of sound power reduction at the inlet and outlet of a cooling tower for the water/oil circuits are presented in the paper. The modelling of the coupled system of thermodynamics, fluid dynamics and acoustics is briefly inspected. Modifications of the components with respect to the technical requirements are shown together with measurements of the original and modified cooling tower, as well as the effect of silencers. In collaboration with different manufacturers, suppliers and research establishments, these investigations are part of the Joint Research Project ''Silent Trains and Tracks'' supported by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF), Germany.
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Noise reduction at heating system exhaust pipes [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Brandstätt, K. Bay and G. Fischer
[A]
New burner technologies in house heating systems and power stations have increased the efficiency of gas and oil consumption but also led to an increase of the noise levels in the exhaust pipes, mainly in the low and mid frequency range. As new regulations for noise in the neighborhood are discussed, silencers gain increasing importance. The paper will present the working principle of various new silencer developments together with measurements and installation examples at existing systems.
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Mikroperforierter Absorber als Schalldämpfer [DAGA 2006 (Braunschweig)]
P. Brandstätt, K. Bay and M. Krämer
[A]
Absorber mit Mikroperforation haben sich in der Raumakustik durchgesetzt. Ihr Einsatz als Schalldämpfer ist auch für Heizungs- und Lüftungsanlagen möglich, erfordert aber eine angepasste Berechnung aufgrund des streifenden Schalleinfalls in Rohren und Kanälen. Der Beitrag geht auf das Wirkprinzip ein und stellt Berechnungsverfahren mit Ergebnissen für die Dämpfung vor. Vergleiche mit Messungen an Muster-Schalldämpfern zeigen die realisierbare Dämpfung und geben Hinweise zum praktischen Einsatz.
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Modellierung aktiver Kompaktschalldämpfer [DAGA 2006 (Braunschweig)]
K. Bay, P. Brandstätt and M. Krämer
[A]
Brennergeräusche von Heizungsanlagen erzeugen breitbandige Schallspektren in der Abgasleitung, die im Bereich unter 500 Hz die höchsten Pegel aufweisen. Zur Einhaltung von Immissionsrichtwerten bedarf es gerade dort hoher Dämpfungen. Hierzu wird ein Kompaktschalldämpfer als Kombination aus aktiver und passiver Komponente vorgestellt. Durch eine erweiterte Regelung kann der Frequenzbereich maximaler Dämpfung der aktiven Komponente über 2 Oktaven auf die Anforderung abgestimmt werden. Aufbau und Wirkungsprinzip werden anhand von Modellrechnungen und Messungen diskutiert. Schrittweise wird die Kombination aus passiver und aktiver Komponente nach dem Wellenleitermodell entwickelt und mit Messungen verglichen. Hinweise für den praktischen Einsatz werden abgeleitet.
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Multifunktionales Kundtsches Rohr
W. Schneider, K. Bay, M. Leistner and G. Babuke
[A]
Mit traditionellen Kundtschen Rohren werden die Eigenschaften von Absorbern bei senkrechtem Schalleinfall bestimmt. Eine schon vorhandene Weiterentwicklung verwendet einen quadratischen Querschnitt mit 200 x 200 mm und ermöglicht die Untersuchung von strukturierten Absorbern und Resonatoren. Durch weitere Modifikationen mit Einsatz einer Mehrmikrofontechnik und Analyse nach dem FFT-Verfahren kann das Anwendungsfeld erweitert werden. Damit stehen neben den klassischen Größen Absorptionsgrad, komplexer Impedanz und Reflexionsfaktor neue Kenngrößen, wie Schalldurchgang, Transferfunktionen vor und hinter der Probe, Bestimmung von Absorberimpedanz und Ausbreitungskonstante sowie die Bestimmung der dynamischen Steifigkeit mit Lautsprecheranregung zur Verfügung. Das Poster zeigt den Aufbau und die Bestandteile des multifunktionalen Kundtschen Rohres sowie die Steuerungs- und Analysesoftware, mit der alle Messungen erfasst und ausgewertet werden können.
-
Anpassungen und Anwendungen von Aktiv-Schalldämpfern [DAGA 2007 (Stuttgart)]
K. Bay, P. Leistner, M. Krämer and N. Rambausek
[A]
Seit einigen Jahren werden Aktiv-Schalldämpfer zur Bedämpfung tiefer und mittlerer Frequenzen in Lüftungs- und Heizungsanlagen eingesetzt. Die Nachfrage, mit immer weniger Platz immer mehr tieffrequent dominierte technische Lärmquellen zu beruhigen, führt zu neuen Einsatzfällen mit zum Teil angepassten Komponenten. Die Verwendung in Strömungskanälen ist sicher ein wesentliches Einsatzgebiet. In nahezu unveränderter Form können die aktiven Resonatoren z.B. auch bei Lüftungsöffnungen in Wänden zur Erhöhung der tieffrequenten Schalldämmung beitragen. Im Vortrag werden Aufbau und Wirkprinzip aktiver Resonatoren vorgestellt und Anpassungen an bestehende und neue Anwendungsgebiete anhand von Messwerten diskutiert.
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Mehrkammer-Rohrschalldämpfer mit Mikroperforation [DAGA 2007 (Stuttgart)]
P. Brandstätt, K. Bay and N. Rambausek
[A]
Schalldämpfer mit Mikroperforation stellen eine interessante Alternative zu konventionellen Lösungen dar, da sie ohne Fasermaterial wartungsfrei in feuchter, staubiger oder hygienisch anspruchsvoller Umgebung eingesetzt werden können. Für Rohr-Schalldämpfer mit Mikroperforation als innerer Berandung der ansonsten mit Absorbermaterial gefüllten Kammer existieren bereits Erfahrungen für verschiedene Ausführungsvarianten. Der Beitrag stellt als Erweiterung Rohr-Schalldämpfer vor, die aus mehreren hintereinander angeordneten Kammern bestehen. Das Wirkprinzip, Berechnungsverfahren und Möglichkeiten zur Abstimmung der Schalldämpfer auf bestimmte Frequenzbereiche werden diskutiert. Vergleiche mit Messungen an Muster-Schalldämpfern zeigen beispielhaft die praktisch realisierbare Dämpfung.
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IBPsound - Software für die Akustik-Praxis [DAGA 2007 (Stuttgart)]
K. Bay, P. Brandstätt and H. Drotleff
[A]
IBPSound, die neue Akustik-Softwarefamile des Fraunhofer IBP, umfasst derzeit zwei Module für akustische Berechnungen. Das Modul compas (computation of absorbtive silencers) zur Berechnung von Schalldämpfern ist eine Umsetzung der seit längerem verfügbaren DOS-Version. compal (comutation of absorbtive laysers) ist ein Modul zur Berechnung z.B. des Schallabsorptionsgrades von ein- und mehrlagigen Absorbern. Das Poster zeigt die Programmoberflächen und stellt die den Modulen zugrunde liegenden Rechenverfahren vor. Beispielhafte Berechnungen werden Messungen gegenübergestellt.
-
Aktive Schalldämpfer in Strömungskanälen [DAGA 2008 (Dresden)]
K. Bay and P. Leistner
[A]
Aktive Schalldämpfer in Strömungskanälen
In Strömungskanälen wird die Dämpfung aktiver Schalldämpfer oft durch turbulente Anströmung und den damit verbundenen Strömungsgeräuschen am Mikrofon beeinträchtigt. Durch Einsatz mehrere Mikrofone in unmittelbarer Umgebung des Lautsprechers (Mikrofon-Korona) und verknüpfen der elektrischen Signale können strömungsinduzierte Geräusche reduziert werden. Die Wirkung aktiver Schalldämpfer wird dadurch verbessert. Im Vortrag werden Aufbau und Wirkprinzip aktiver Resonatoren mit Mikrofon-Array vorgestellt. Der Einfluss der Strömungsgeräusche am Mikrofon wird am Beispiel von Untersuchungen im Modellkanal sowie an einer Lüftereinheit anhand von Messwerten diskutiert.
Bayer, R.
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Sound radiation from railway tunnel openings [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Heutschi, R. Bayer and C. Feiss
[A]
More and more often railway tunnel openings can be found in the vicinity of inhabited areas. Whereas for road traffic tunnels it is standard to make the segment close to the opening from absorbing material railway tunnels are usually built without any absorber. For lack of knowledge on the significance of the sound radiation from railway tunnel openings this part is usually ignored. For that reason the Swiss Agency for the Environment, Forests and Landscape (BUWAL) initiated a research project to quantify the tunnel effect for railway lines. As the ratios of cross sectional areas for railway tunnels differ strongly from road tunnels the experiences from roads can not be transferred easily to railways. The problem was tackled by three different methods: theoretical investigations and calculations, real-life measurements at existing railway tunnel openings and 1:16 scale-model experiments. Results (tunnel amplification and radiation directivity) are presented for different tunnel sections, different train types and different conditions of absorbing material close to the tunnel opening.
Bayer, S.
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Untersuchungen zur Lokalisation mit binauralen Aufnahmesystemen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
F. Graf, M. Pflüger, S. Bayer and G. Graber
[A]
Seit einigen Jahren werden binaurale Aufnahmeverfahren zur Aufzeichnung von Geräuschen und Musik verwendet. Diese ermöglichen die Speicherung und anschließende Wiedergabe einer räumlichen Schallfeldsituation über zwei Kanäle. Der Grundidee, das Schallfeld so aufzuzeichnen wie es vom Menschen tatsächlich wahrgenommen wird, kann durch die Verwendung von Kunstkopfsystemen näher gekommen werden. Eines der wesentlichen Qualitätskriterien eines Kunstkopfsystems ist die ermöglichte Schallquellenlokalisation bei Kopfhörerwiedergabe. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Lokalisationseigenschaften unterschiedlicher Kunstkopfsysteme zu untersuchen. Dafür wurden vergleichende Analysen zwischen mehrkanaligen Lautsprecher-Wiedergaben sowie einer Kopfhörer-Wiedergabe im Labor durchgeführt. Als Aufnahmeverfahren wurden sowohl gängige Kunstkopfsysteme als auch das neu entwickelte Aufnahmeverfahren ''SOURCE'' verwendet. Besonderes Augenmerk wurde auf das auf dem Prinzip der Trennkörper-Stereofonie basierende Aufnahmesystem ''SOURCE'' gelegt, da es bisher bei Fahrzeuginnengeräuschen eine ausgezeichnete Wiedergabequalität im Labor erreichen konnte.
Bazhenov, A.
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Development of accelerometers with bending elements [DAGA 2002 (Bochum)]
A. Bazhenov, S. Lobastov, V. Yarovikov and I. Didenkulov
[A]
Resent investigations have revealed that one of the most promising approach in development of new acoustic nondestructive diagnostic methods for building constructions and for engineering seismic survey is a combination of approaches based, on the one hand, on principles of nonlinear acoustics, and on the another hand - on principles of formation and spatial-time processing of high-coherent wave fields. This requires for experimental information on parameters of elastic waves. Piezo-accelerometers are the most widely used for measurements of elastic wave parameters. In this paper the basic requirements and principles of designing of high-sensitive piezo-accelerometers for acoustic diagnostics having bending bimorph elements and central cylindrical support are considered. Such a sensors have many advantages by their parameters over accelerometers using other forms of piezo-element deformation (compression - tension, shift), and this is discussed in the paper.
-
High sensitive piezo-accelerometers [DAGA 2002 (Bochum)]
A. Bazhenov, S. Lobastov and V. Yarovikov
[A]
One of the most perspective tendencies of piezoelectric instrument industry, associated with the creating of very high sensitive sensors is based on the use of bimorph and multi-layer plates, which undergo deformations of bending, as a sensitive element. In the VNIIEF it was developed a series of sensors for different applications. The seismo-accelerometers of ''AP'' type and the three-component accelerometer sensor, are described in this paper. They allow one to measure very weak signals (down to 10-6 g) in a wide frequency range (from 0,2 Hz up to 2,5 kHz). Characteristics (sensitivity, dimensions, mass, etc.) of such sensors exceed essentially their analogues, which use other types of deformation of piezo-element, e.g. compression-tension or shift deformation. Due to the high metrological characteristics and reliability these seismo-accelerometers of AP type and the three-component sensor may find applications for multi-channel systems of vibration diagnostics of power-producing and oil and gas transport equipment, for engineering seismo-prospecting and in other areas of science and industry.
Beaugeant, C.
-
Overcoming the Statistical Independence Assumption w.r.t. Frequency in Speech Enhancement [DAGA 2005 (München)]
T. Fingscheidt, C. Beaugeant and S. Suhadi
[A]
In this paper we give a solution on how to overcome the assumption
of statistical independence of adjacent frequency bins in noise
reduction techniques. We show that under relaxed assumptions the
problem results in an a-priori SNR estimation problem, where all
available noisy speech spectral amplitudes (observations) are
exploited. Any state-of-the-art noise power spectral density
(psd) estimation and weighting rule can be used - they do not
need to be restated. In order to solve for an estimator well
suited for real-time applications, we model the a-priori SNR
values as Markov processes w.r.t. frequency. On the basis of the
formulation by Ephraim and Malah, this leads to a new a-priori
SNR estimator that proves to yield significantly less musical
tones.
Beaumont, J.
-
Unconventional method of the evaluation of acoustic comfort of pedestrians in urban space [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Lebiedowska, J. Beaumont and M. Jablonski
[A]
A number of indicators are used in room acoustics to define the quality of the reception of an acoustic signal and, consequently, to evaluate the acoustic quality of an enclosed space from the point of view of the audience.
It may thus be accepted that acoustic indicators applied in room acoustics, such as Reverberation Time (RT) or Early Decay Time (EDT), could also be employed for the purposes of the acoustic evaluation of urban interiors, including open spaces. It would contribute to an improved assessment of acoustic comfort of occupants of such a space, as, for instance, pedestrians travelling through city streets.
A direct analysis of the acoustic climate of urbanised spaces, based on in situ measurements, both requires a great deal of effort and is highly expensive. The measurement procedure may, however, be eliminated in many cases, and the interpretative process, useful in several preliminary analyses, simplified. A simple analogy between an enclosed space, limited by strict geometric dimensions, and an open space whose boundaries are arbitrary, was the underlying assumption in the analysis.
Computer simulations of such spaces were examined. The simulations relied on numerical calculations performed in keeping with the European standards based on the Mithra program (software used in out-door acoustic) and the Odeon program (software used in room acoustic).
The analysis of the results shows that the methodological approach adopted should be developed and future studies on the issue are called for.
Beautemps, D.
-
Cued Speech production: giving a hand to speech acoustics [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
V. Attina, D. Beautemps and M.-A. Cathiard
[A]
Hearing losses often lead deaf people to use visual cues for perceiving speech through lip-reading. However multiple misunderstandings occur due to the intrinsic similarity of the visual lip shapes corresponding to different speech units. Manual Cued Speech (CS) is an easy accessible method that allows people with hearing impairments to receive a complete message through the visual channel. Usually used by hearing people to deaf people, CS is a syllabic code involving the use of the hand in addition to lip gestures. The speaker enhances each syllable he pronounces with a manual cue.
The present study aims at investigating how a proficient user of French CS coordinated his hand with the lips and the sound emitted. The analysis is based on the labelling and the comparison of the following different signals in time: hand trajectory, finger gestures, lip area time-course in relation with corresponding acoustic signal. Results showed an advance of the hand on the lips and on the sound relatively to the syllable.
Bechler, D.
-
Demonstrator for Automatic Text-independent Speaker Identification [DAGA 2006 (Braunschweig)]
K. Kroschel and D. Bechler
[A]
The goal of the system is to identify in almost real time around 10 speakers who are authorized to control a machine, cars, robots etc. after a simple training procedure.
The largest 13 Mel Frequency Cepstral Coefficients decorrelated by Discrete Cosine Transform are used as features for the classifier.
The identification of the speakers is based on their specific vocal tract
parameters. Since speech is a random process, the vector is
described by a 13-dimensional Gaussian density specified by the mean
and covariance matrix which depend on the
shape of the vocal tract.
Based on these densities, a -state Gaussian Mixture Model (GMM) for
different vocal tract states is constructed. Here is assumed. From a
training set of feature vectors
the
parameter set
consisting of the state probabilities and ,
of the
GMM are derived recursively, using the Expectation-Maximization (EM)
algorithm.
Having trained the detector by the procedure given above, a speaker
identified by the index is detected by maximizing the conditional
probability
of a test feature sequence
.
Experiments have shown that a training sequence of 50 s is sufficient and
that for identification an utterance of 1.5 s yields reliable results if
12 speakers have to be discriminated.
Bechtold, M.
-
Untersuchungen zur Magnetfeldempfindlichkeit von Mikrofonen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Friedrich and M. Bechtold
[A]
Wenn akustische Messungen in einem starken Magnetfeld durchgeführt werden, sind Beeinflussungen der Mikrofonsignale durch das externe Magnetfeld eine unerwünschte Störgröße. In der Literatur gibt es stark divergierende Angaben zur Beeinflussung von Messergebnissen durch äußere, zeitlich veränderliche Magnetfelder.
In der Veröffentlichung werden Untersuchungsergebnisse zur Beeinflussung von Mikrofonsignalen durch starke äußere, zeitlich veränderliche Magnetfelder präsentiert. Es wird ein Messaufbau für diese Untersuchungen vorgestellt, welcher Magnetfelder großer Feldstärke erzeugen kann. Die Resultate der Charakterisierung verschiedener Mikrofone, sowohl Low-Cost-Elektret-Mikrofonkapseln als auch Referenz-Mikrofone, bezüglich ihrer Magnetfeldempfindlichkeit werden gezeigt. Die Ergebnisse weiterführender Untersuchungen zur Ursache der gemessenen Signalveränderungen werden aufgezeigt und Schlussfolgerungen für geeignete Messaufbauten in starken Magnetfeldern gezogen.
Beckenbauer, T.
-
Absorbierende Schallschutzwand-Aufsätze [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
T. Beckenbauer, U. Kurze, P. Spiegler and W. Weißenberger
[A]
Maßnahmen an der Oberkante von Schallschutzwänden sollen zur Verbesserung der Abschirmwirkung führen. Das japanische Produkt ''Noise Reducer'' stellt eine einfache und leichte Konstruktion mit pilzförmigem Querschnitt und schallabsorbierender Oberfläche dar, die auf konventionelle Lärmschutzwände an Straßen aufgesetzt werden kann. Nach Herstellerangaben wird typisch eine A-Schallpegelminderung von 2 dB gegenüber einer gleich hohen Wand ohne Aufsatz erreicht. Die Wirksamkeit dieses Produkts wurde im Auftrag des Bayerischen Staatsministeriums für Landesentwicklung und Umweltfragen und der Bayerischen Obersten Baubehörde unter anwendungsnahen Bedingungen an Straßen geprüft. Dazu wurde auf einem Versuchsgelände mit verschiedenen Straßenbelägen in 6,5 m und 10 m Abstand von Fahrstreifenmitte eine 3,5 m hohe Schallschutzwand mit und ohne Aufsätze errichtet. Bei Vorbeifahrt verschiedener Versuchsfahrzeuge mit Geschwindigkeiten von 80 km/h und 130 km/h wurden in Abständen bis 60 m und in einer Messhöhe von 2,3 m über ebenem Gelände Schallmessungen durchgeführt. Über die Ergebnisse, die weitgehend mit der Produktbeschreibung übereinstimmen, wird berichtet.
-
Reifen-Fahrbahn-Geräusche - Minderungspotenziale der Straßenoberfläche [DAGA 2003 (Aachen)]
T. Beckenbauer
[A]
An der Entstehung von Reifen-Fahrbahn-Geräuschen sind Reifen und Fahrbahnoberfläche gleichermaßen beteiligt. Die Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche haben dabei nicht nur einen großen Einfluss auf die Schallanregung, sondern auch auf die Schallabstrahlung- und ausbreitung. Anders als in der wohldefinierten Umgebung der industriellen Herstellung von Reifen und Fahrzeugen ergeben sich die akustischen Eigen-schaften von Fahrbahnoberflächen in der Praxis des Straßen-baus heute jedoch oft noch mehr oder weniger zufällig. Aller-dings konnten die Kenntnisse über die Zusammenhänge zwi-schen Fahrbahnoberflächeneigenschaften und Rollgeräuschent-stehung in der jüngsten Vergangenheit deutlich vertieft werden, so dass in naher Zukunft mit einer zunehmenden Umsetzung dieser Kenntnisse im Straßenbau gerechnet werden kann. Der Vortrag beschäftigt sich mit den Entstehungsmechanismen der Reifen-Fahrbahn-Geräusche, der Beschreibung der Ober-flächeneigenschaften und deren Einfluss auf die Rollgeräusche. Die absehbaren Minderungspotenziale der Fahrbahnoberfläche bezüglich der Straßenverkehrsgeräusche werden unter Abgren-zung des Einflusses von Reifen und Fahrzeugen dargestellt. Um die Entwicklung ''leiser'' Fahrbahnoberflächen und deren reproduzierbare Herstellung zu unterstützen sind auch geeigne-te Messverfahren und Rechenmodelle notwendig. Auf verfüg-bare und notwendige Systeme wird im Vortrag eingegangen.
-
Pilotprojekt B17 - Akustische Untersuchungen bei Bau und Betrieb eines hochwirksamen geräuschmindernden Fahrbahnbelages [DAGA 2005 (München)]
T. Beckenbauer, B. Altreuther and E. Betz
[A]
Im Pilotprojekt des Bayerischen Umweltministeriums und der Stadt Augsburg '2-lagiger offenporiger Asphalt auf der Bundesstraße B17 in innerstädtischer Situation' wurden neben den bautechnischen Prüfungen auch eine schalltechnische Eignungsprüfung im Labor vor dem Einbau und schalltechnische Kontrollprüfungen nach dem Einbau in-situ durchgeführt. Die Laborprüfungen dienten der Anpassung und Festlegung des Schichtenaufbaus und der Mischgutzusammensetzung an die Verkehrssituation, um eine maximale Minderung der Straßenverkehrsgeräusche zu bewirken. In der schalltechnischen Eignungsprüfung und den Kontrollprüfungen wurden neben den Fahrbahneigenschaften Textur, Absorptionsgrad und Strömungswiderstand auch Nahfeldmessungen mit einem Messanhänger und Vorbeifahrtpegelmessungen durchgeführt. Ziel dieser Messungen, die seit dem Einbau im August 2003 regelmäßig wiederholt werden, ist, festzustellen, welche Veränderungen der akustischen Eigenschaften im Straßenbetrieb auftreten und in welchem Maße diese auf die Schallpegelminderung durchschlagen.
Im Mittel wurde bei dem Geschwindigkeitsniveau von 70 km/h für Pkw und Lkw eine anfängliche Minderung der Vorbeifahrtpegel von rund 7 dB erzielt. Der Zusammenhang zwischen den erzielten akustischen Fahrbahneigenschaften und den Schallpegeln wird dargestellt. Die Empfindlichkeit des Pegels der Straßenverkehrsgeräusche gegenüber Änderungen der oben genannten Fahrbahneigenschaften wird beschrieben.
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Auslegung und Alterung schallabsorbierender Fahrbahnbeläge [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Beckenbauer, M. Männel, W. Weißenberger and B. Altreuther
[A]
Moderne offenporige Asphaltdeckschichten erzielen sehr gute Minderungen in der Entstehung und Abstrahlung von Reifen-Farbahn-Geräuschen durch Reduktion des air-pumping Effekts, Abschwächung des Horneffekts und Dämpfung des abgestrahlten Restgeräuschs. Sie sind damit durch die Verringerung der Schallemissionen der Reifen-Fahrbahn-Kontaktzone eine wertvolle Alternative zu anderen Schutzeinrichtungen, wie z. B. Lärmschutzwällen, die lediglich die Schallimmissionen zu verringern vermögen, standen aber in der Vergangenheit auch immer wegen hohem Wartungsaufwand, hoher Verschmutzungsgefahr, geringerer mechanischer Belastbarkeit und damit verbundener kürzerer Lebensdauer in der Kritik.
In der vorgestellten Arbeit werden anhand bautechnischer und akustischer Messdaten einer großen Anzahl von ausgeführten offenporigen Asphaltdeckschichten statistisch gesicherte Aussagen über das akustische Alterungsverhalten dargestellt und mit Simulationsergebnissen verglichen. Die akustische zeitliche Veränderung ist neben der Veränderung der Textur in hohem Maße von der Einlagerung von Schmutzpartikeln in das offenporige Gerüst abhängig, wodurch sich die beiden von einander abhängigen Größen Strömungswiderstand und Hohlraumgehalt negativ verändern. Um den ''richtigen'' Hohlraumgehalt erfassen zu können werden verschiedene Analysesysteme hinsichtlich ihrer Validität und Aussagefähigkeit gegenübergestellt und bislang unbekannte Abhängigkeiten von Baustoffkennwerten zur akustischen Wirkung aufgezeigt.
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Reaktive Absorber für schallabsorbierende Fahrbahnbeläge - räumliche Anordnung und räumliche Dichte [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Männel and T. Beckenbauer
[A]
Dem Stand der Technik entsprechende offenporige Deckschichten wirken frequenzselektiv und sind somit nicht optimal an das zu dämpfende breitbandige Reifen-Fahrbahn-Geräusch angepasst, welches seinerseits unter gleichen äußeren Bedingungen von der Verkehrszusammensetzung und der Verkehrsgeschwindigkeit abhängt. Zur weiteren Verbesserung der absorbierenden Wirkung wurden verschiedene Lösungsansätze diskutiert, um den Absorptionsfrequenzgang offenporiger Asphalte breitbandiger zu gestalten ohne dabei weitere wichtige Eigenschafen, wie zum Beispiel eine günstige Textur und geringe Verschmutzungsanfälligkeit zu vernachlässigen oder die hohen mechanischen, thermischen, hygrischen und chemischen Beanspruchungen außer Acht zu lassen. Aufgrund des Aufbaus herkömmlicher offenporiger Deckschichten aus einem bituminös verbundenen Mineralstoffgemisch mit einer ausgeprägten Ausfallkörnung ist es dabei im Vergleich zu bauakustisch optimierten Absorbern nicht möglich, alle relevanten Absorberkennwerte hinsichtlich einer hohen und breitbandigen Absorption beliebig zu optimieren.
Ein möglicher Ansatz zur Steigerung der absorbierenden Wirkung liegt in der Kombination von offenporigem Asphalt mit reaktiven Absorbern, um so die auftretenden Bereiche geringer Absorption zu verbessern. Dabei wurden verschiedene Konzepte auf Ihre Umsetzbarkeit und ihren Nutzen theoretisch und praktisch im Labor untersucht. Die besonderen Einbaubedingungen in Verbindung mit offenporigem Asphalt und die Notwendigkeit der Anpassung an die räumlich stark begrenzte Schallquelle (Reifen-Fahrbahn-Kontakt) liefert dabei enge Vorgaben an die maximale Dimensionierung der reaktiven Absorber, was zu kleinen äquivalenten Schallabsorptionsflächen und sehr lokaler Wirkung der Resonatoren führt. Um dem entgegenzuwirken sind entsprechend viele Resonatoren pro Flächenelement zu planen, was zu einer gegenseitigen Beeinflussung der absorbierenden Eigenschaften führt. In der vorgestellten Arbeit wird nach der Darstellung eines möglichen Einbaukonzepts auf diese Wirkung der gegenseitigen Beeinflussung am Beispiel von Helmholtzresonatoren eingegangen.
Becker, B.
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Wie bewerten Schüler ihre Lernumgebung? Ergebnisse eines Feldexperimentes zur Sanierung von Klassenräumen aus einer ganzheitlichen Perspektive [DAGA 2005 (München)]
M. Meis, B. Becker, S. Hofmann and C. Nocke
[A]
Im Kontext der Lehr-Lernforschung (vgl. Schick, Klatte & Meis, 1999) wurde im Rahmen eines interdisziplinären Projektes eine modellhafte, ganzheitliche und finanziell attraktive Lösung für zukünftige Klassenzimmer entwickelt. Dabei sollte gezeigt werden, wie Licht und Farbe, Boden und Raumakustik die Wirkung eines Klassenzimmers verändern und wie sich räumliche Gegebenheiten im Empfinden und Verhalten von Schülern niederschlagen.
Zwei Klassenräume einer Grundschule wurden modellhaft umgestaltet. Neben der Veränderung des Farbdesigns und der Beleuchtung wurden insbesondere die akustischen Eigenschaften der beiden Experimentalräume verändert. So wurden die gemittelten Nachhallzeiten von über einer Sekunde auf eine halbe Sekunde im sprachrelevanten Bereich (250-2000 Hz) gemäß den Vorgaben der DIN 18041 (2004) reduziert. Weiterhin wurde ein norament Kautschukfußboden (Konstruktion mit Dämmfilz, Verlegeplatte mit Nut und Feder) verbaut, um störende Nebengeräusche im Raum zu minimieren.
61 Schüler im Alter von 8 Jahren wurden im Rahmen eines Kontroll-Experimental-Gruppendesigns vor und nach den Sanierungsarbeiten mittels 7-stufiger Skalen befragt, wie sie die verschiedenen Komponenten der Raumgestaltung sowie deren Veränderungen erleben. Dabei bewerteten die Schüler jeweils ihren eigenen und zwei weitere Räume, so dass ein Bezugssystem aufgebaut wurde. Zur Bewertung der Raumakustik wurden trockene Sprachsignale einer dänischen Sprecherin mittels Lautsprecher eingespielt.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Optimierung der beiden Experimentalklassenräume zu deutlichen subjektiven Verbesserungen geführt hatte. Neben Effekten bezüglich der Farbgestaltung und der Beleuchtung wurden auch klare Effekte der Verbesserung der Akustik nachgewiesen. Die simulierte Lehrerstimme wurde durch die Intervention signifikant als weniger ,hallig' und ,brummig' empfunden und die Nebengeräusche durch das Verrücken von Stühlen wurden als weniger störend bewertet. Insgesamt zeigte sich eine sehr deutliche Unterrichtspräferenz zugunsten der beiden optimierten Räume.
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Klassenraumakustik: Umsetzung einer Studie [DAGA 2007 (Stuttgart)]
B. Becker and J. Nickel
[A]
Die Ergebnisse der hier vorgestellten Untersuchung behandeln die praxisgerechte Umsetzung einer ganzheitlichen Schulstudie ('Moderner Klassenraum'-Projekt: 20030025 Hörzentrum Oldenburg, Dr. Markus Meis/ Nov.2003). In dieser Studie wurden die positiven Resultate der optischen, akustischen und baulichen Renovierung auf die Lehr- und Lernbedingungen für Schüler und Lehrer durch objektive Messungen und Befragungen aller Beteiligten dokumentiert.
Die Erfahrungen der genannten Studie wurden im Rahmen einer anstehenden Brandschutzsanierung für eine Grundschule umgesetzt. Es sollten neben den geforderten Branschutzanforderungen auch die Anforderungen an den alltäglichen rauen Schulalltag und darüber hinaus die raumakustischen Anforderungen (Empfehlung der Nachhallzeit DIN 18041:2004) erfüllt werden.
Dieser Beitrag beschreibt den Projektverlauf von den ersten Kontakten zu Schule und Behörden, der Erstellung eines Musterraumes und der anschliessenden Umsetzung für die gesamte Schule. Ziel des Projektes war es zu zeigen, dass die praxisgerechte Umsetzung einer wissenschaftlichen Studie mit erheblichen Verbesserungen der Raumakustik weit über die gesetzlichen Mindestanforderungen hinaus auch mit einem vertretbaren finanziellen Aufwand möglich ist.
Es werden Berechnungs- und Messergebnisse für die Nachhallzeiten vor und nach der Sanierung vorgestellt.
Becker, H.
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Anmerkungen zur prEN ISO 3095 und Schall 03 für Nahverkehrsbahnen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
F. Krüger and H. Becker
[A]
Auf Fahrgäste in Schienenfahrzeugen des Nahverkehrs wirken unterschiedliche Geräuschquellen ein. Neben dem Rad-Schiene-Geräusch treten Geräusche durch Umformer, Lüfter, Klimaanlage, Gleichrichter (GTO) etc. auf. Außerdem schwankt der Innenschallpegel zwischen Fahrten im Tunnel und auf der freien Strecke sowie zwischen geöffneten und geschlossenen Fenstern. Einen weiteren Einfluss auf die Innenschallpegel hat die Niederflurbauweise neuerer Fahrzeuge. Diese verschiedenen Einflüsse erschweren die eindeutige Angabe von Vorgaben in Lastenheften. Untersuchungsergebnisse zu dieser Problemstellung werden vorgestellt.
Becker, J.
-
Einfluss der Absorption auf die akustische Qualität im Fahrzeuginnenraum [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Becker and M. Heppelter
[A]
Die Akustik im Innenraum eines Fahrzeugs wird durch viele Faktoren bestimmt. Neben den Forderungen nach einem niedrigen Fahrgeräuschpegel dient der Innenraum auch als Übertragungssystem für die Kommunikation zwischen seinen Insassen, woraus sich weitere Forderungen ableiten lassen. Darüber hinaus nehmen weitere Faktoren, wie das Gewicht und der Preis der verwendeten Absorptions- oder Dämmmaterialien und der zur Installation zur Verfügung stehende Raum indirekt Einfluß auf die Auslegung der Innenraumakustik. Da der Forderungen nach einem niedrigen Innengeräuschpegel aufgrund ökonomischer und ökologischer Gründe oftmals durch ein hohes Maß an absorbierenden Materialen in Fahrzeuginnenraum nachgekommen wird, steht diese Forderung nicht selten in Konflikt mit der Forderung nach einer optimalen Innenraumakustik. Durch neue Kommunikations- und Multimediasysteme wie Freisprecheinrichtungen oder Mehrkanalaudiosysteme, aber auch durch neue Fahrzeugtypen mit 3 Sitzreihen, sind die Anforderungen an die Innenraumakustik stark gestiegen. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Untersuchung des Einflusses der Nachhallzeit auf die Akustik im Innenraum. Der Einfluß der Nachhallzeit auf die Sprachverständlichkeit im Innenraum und die Klangqualität von Audiosystemen wird anhand von theoretischen Überlegungen, Messungen und Hörversuchen untersucht.
Becker, J.
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Untersuchung der Bedeutung von Aperiodizitäten in quasi-stationären Signalen akustischer Musikinstrumente für einen natürlichen Klangeindruck [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Sapp, J. Becker and F. Marrone
[A]
Viele Untersuchungen zum Thema Klangsynthese beschäftigen sich damit, Klänge akustischer Instrumente möglichst genau nachzubilden. Eine andere interessante Anwendung von Klangsynthese ist die Erzeugung neuartiger Klänge ohne akustisches Vorbild. Dabei ist es reizvoll diese Klänge so zu gestalten, daß ein Zuhörer sie nicht als unnatürlich empfindet sondern der Eindruck entsteht, auch diese neuartigen Klänge seien auf akustischem Weg erzeugt worden. par Um dies zu erreichen, wurde in der hier vorgestellten Arbeit für den Fall quasi-stationärer Signale untersucht, welche Arten von Fluktuationen und Mikrovariationen für diesen natürlichen Klangeindruck von Bedeutung sind. Dazu wurden Hörversuche durchgeführt, in denen unterschiedlich stark vereinfachte Variationen quasi-stationärer Ausschnitte aus Instrumentenaufnahmen verglichen wurden. Die Testsignale wurden auf Basis einer Phase-Vocoder-Analyse von nahezu sationären Ausschnitten verschiedener Originalaufnahmen generiert. Die Resynthese erfolgte dabei sowohl rein additiv aus Sinuswellen als auch durch eine Kombination von Sinuswellen mit unterschiedlich modifizierten Restsignalen. par Die Ergebnisse dieser Hörversuche werden präsentiert und es wird aufgezeigt, wo die Gemeinsamkeiten und Unterschiede der für einen natürlichen Klangeindruck notwendigen Unregelmäßigkeiten für verschiedene Familien akustischer Instrumente liegen.
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Untersuchung zur Räumlichen Wiedergabequalität Mittels Mikrophonarray Erstellter Kopfbezogener Aufnahmen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
J. Becker and M. Sapp
[A]
Für eine gehörrichtige Schallfeldaufzeichnung ist es nötig, daß das Aufzeichnungsverfahren, neben der zeitlichen und tonalen, auch die räumliche Information des Schallfeldes speichert. Zur gehörrichtigen Speicherung räumlicher Informationen ist die Kunstkopfmeßtechnik sicherlich das Verfahren der Wahl. Durch spezielle Wiedergabesysteme (Übersprechkompensation), oder mittels Kopfhörer können so die Trommelfellsignale reproduziert und die Zuhörer quasi in die Aufnahmesituation zurückversetzt werden. In neuerer Zeit, aber auch in der Vergangenheit, wurden verschiedene Aufnahmesysteme als Ersatz für Kunstkopfaufnahmen vorgeschlagen (Jecklin-Scheiben, Richtmikrophone, u.v.a.). In diesem Beitrag wird der Ansatz eines Mikrophonarrays mit nachgeschalteter Filterbank, welcher zur Ermittlung kopfbezogener raumakustischer Parameter gute Ergebnisse liefert, aufgegriffen. Mit Hilfe eines Adaptionsalgorithmus lassen sich, durch Optimierung von Sondengeometrie und Filterbank, die Übertragungsfunktionen des Mikrophonarrays an die verschiedener Kunstköpfe anpassen. Anhand von Hörversuchen wird die Qualität dieses Aufzeichnungssystemes, insbesondere im Hinblick auf seine räumliche Komponenten, mit der von Kunstköpfen verglichen. Ergebnisse von Lokalisationshörversuchen und von Hörversuchen räumlich integrierender Größen, wie der scheinbaren Schallquellenbreite (ASW), deren Bestimmung mit dem Verfahren der akustischer Pointer erfolgte, werden vorgestellt.
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Influence of different runup slopes on sound quality evaluation in vehicle interior sounds [DAGA 2003 (Aachen)]
J. Becker and M. Heppelter
[A]
For the image of modern vehicles a customized acoustic outfit becomes more and more important. Beside the physical data like sound pressure level or frequency distribution, which could be measured with a microphone or an artificial head, sensational data like loudness or roughness evaluated by monaural or binaural hearing models give the acoustician a deeper insight into how a sound is perceived. Nevertheless for the final judgement of a vehicle sound design experts and customers have to rate the sound of the vehicle in a drive appraisal. During such an appraisal the judgement is influenced more or less by the performance, visual design, smell and many other attributes of the car. Listening studies in a laboratory give the opportunity to suppress attributes like visual design or smell, which are not related to the recording. Other attributes like performance, which directly influence the recording situation e.g. wide open throttle run ups, could not be eliminated easily even for the laboratory playback. This paper discusses the influence of different run slopes on the evaluation of the attributes sportyness and comfort. For this purpose recordings of engine run ups from different vehicles have been analysed and re-synthesized with different run up slopes. The influence of different slopes on expert and non expert evaluations is presented.
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Finite-Element Based Design of Structures with Shunted Piezoelectric Patches for Structural Vibration Damping [DAGA 2005 (München)]
J. Becker, M. Maess, O. Fein and L. Gaul
[A]
Piezoelektrische Patches, die parallel mit einem passiven elektrischen Netzwerk beschaltet sind,
werden oft zur Schwingungsreduktion an flexible Strukturen angebracht.
Dieses Konzept, kurz 'shunted piezo'-Konzept genannt, hat gegenüber aktiven Regelungskonzepten den grossen Vorteil der garantierter Stabilität im regelungstechnischen Sinn und der Einfachheit in der Anwendung.
Zur effizienten numerischen Behandlung solcher gekoppelter Strukturen auf Basis von Finite-Elemente-Modellen werden reduzierte Strukturmodelle hergeleitet, die sowohl die piezoelektrischen Kopplungseffekte als auch die zustätzliche elektrische Dynamik der anschlossenen passiven elektrischen Netzwerke berücksichtigen.
Die durch die Anbringung passiv beschalteter Patches erhaltene Erhöhung der modalen Dämpfungswerte kann durch Lösen des zugehörigen Eigenwertproblems direkt bestimmt werden. Diese stellen die wichtigen Kriterien im Entwurfsprozess der Schwingungsdämpfung dar.
Durch flexible Kopplungsalgorithmen ist es möglich, Ort und Größe der piezoelektrische Patches sowie die Bauteilparameter des elektrischen Netzwerkes flexibel zu variieren.
Im Gegensatz zu analytischen oder halbanalytischen Ansätzen werden dabei auch lokale Versteifungseffekte der Basisstruktur durch die aufgebrachten Patches berücksichtigt, wodurch eine exakte Vorhersage der Eigenfrequenzen und der zugeordneten modalen Dämpfungen möglich ist.
Auch das Dämpfungsverhalten piezoelektrischer Strukturen mit komplexer Geometrie kann durch die Finite-Elemente basierte Methode leicht modelliert und berechnet werden.
Insbesondere sind Modifikationen an der Struktur und systematische Untersuchung von Parameterabhängigkeiten der erreichbaren Dämpfung leicht möglich, wie z.B. die Abhängigkeit bestimmter modalen Dämpfungswerte von der Dicke des angebrachten piezoelektrischen Patches.
Zur Validierung wird die vorgestellte Methodik anhand einer Beispielstruktur mit dem bekannten Verzerrungsenergie-Ansatz verglichen. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse wurden experimentell überprüft. Die experimentell bestimmten modalen Dämpfungswerte stimmen gut den numerisch berechneten Werten überein und demonstrieren den Nutzen der vorgestellten Methode auf.
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Semi–active Control of Friction Dampers for Structural Vibration Control [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Becker and L. Gaul
[A]
Reduction of structural vibrations is of major interest in mechanical
engineering in order to lower sound emission of vibrating structures, im-
proving accuracy of machines and increasing durability. Besides design
optimization and passive damping treatments, active structural vibra-
tion control techniques become more and more important as lightweight
constructions evolve.
In this contribution, two semi-active control laws
for control of friction dampers are derived and investigated. Thereby,
semi-active control has the conceptual advantage that it yields intrinsi-
cally stable closed-loop systems. Furthermore, they possess low power
consumption compared to active vibration control because they rely on
passive system properties. In the experimental implementation, the con-
trol make use of piezoelectric stack actuators to apply adjustable normal
forces between structure and attached friction damper elements. For that
purpose, the control uses acceleration and normal force measurements.
Roughly speaking, the normal forces are controlled accordingly to the
measured structural vibrations in order to achieve optimal damping ef-
fect.
Experimental results of the control algorithms for a beam test struc-
ture with an attached friction damper with one adjustable normal force
show the effectiveness of the algorithms. The control laws are evaluated
with respect to their effectiveness, need of actuator bandwidth, applicable
frequency bandwidth and energy consumption.
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Uncertainty Assessment in Acoustics by Using Boundary Element Simulation and Fuzzy Arithmetic [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Maess, J. Becker, D. Brunner and M. Junge
[A]
Uncertainties in radiated sound fields may result from uncertain parameters in vibrating structures as well as from uncertainties in the acoustic domain. In order to investigate the influence of uncertain parameters on acoustic fields, sound radiation from a stiffened cylindrical shell is analyzed. In the simulation, a combination of finite elements for the structural domain and boundary elements for the acoustic domain is used as the kernel for the analysis, which is embedded into a fuzzy-arithmetical scheme for the uncertainty assessment. In this approach, the uncertain parameters are modeled by fuzzy numbers.
Uncertainties in the structure include the wall shell thickness and the driving frequency of a monofrequent point load. In the acoustic domain, the air density and the sound velocity are assumed to be uncertain.
As output quantities, the acoustic pressure at field points and the radiated sound power are considered as fuzzy output numbers. Finally, the results are discussed in terms of accuracy, computational efficiency and applicability.
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Hysteresis and Creep Compensation For Piezoelectric Actuators Applied to the Feedforward Control Command of Flexible Structures [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Becker, T. Krämer and L. Gaul
[A]
Piezoelectric materials exhibit nonlinear effects if they are operated
outside the small signal regime.
These hysteresis and creep effects degrade structural control,
especially feedforward control approaches.
This is found in experiments of a feedforward control application,
where the control is applied to steer the tip of a cantilever beam with
piezoelectric patch as actuator from initial to a prescribed desired
final deflection.
Hereby, the feedforward control design is performed based on the
utilization of the notion of flatness in combination with modal analysis
to the partial differential equations describing the flexible beam.
The nonlinear effects arize mostly in the electrical transfer path of
the piezoelectric patch, which allows to recast the overall nonlinear
system model in an Hammerstein form, i.e. as a series connection of an
input nonlinearity and the linear model of the flexible structure.
Hence, a nonlinear inverse filter is designed to compensate the
nonlinear piezoelectric effects.
This inverse filter is based on polynomial approximations of the
hysteresis loops and on application of the physically motivated Madlung
rules.
Their parameterization is performed by an initial identification step.
Various conducted experiments verify the simulation results and show
the applicability of the feedforward control approach.
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Model Reduction Techniques with Additional Interface Reduction for an Efficient FE/BE Coupling [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Junge, J. Becker, D. Brunner and L. Gaul
[A]
For the finite element method model reduction techniques exist to represent the dynamic behavior of component substructures.
Depending on the type of reduction method, the reduction basis is populated either by free or fixed interface modes and augmented by constraint or attachment modes. They are computed for all degrees of freedom on an interface. The interface can either be defined by adjacent substructures or by coupling interfaces to other physical domains.
A large interface thus leads to an increased size of the reduced order model and limits standard model reduction techniques to applications with small interfaces. In the case of FE/BE coupling for vibro-acoustic computations, the interface includes all degrees of freedom at the numerous nodes in contact with the acoustic fluid.
In this work interface reduction methods are investigated.
Here, the size of the reduced order model is decreased by reducing the number of retained interface modes, while marginally increasing the reduction error. A direct reduction method based on strain-energy considerations is presented. Additionally, an iterative reduction scheme is proposed which only adds a basis vector to the reduction basis, if the spanned subspace is sufficiently enlarged. The applicability of the proposed methods is shown for an example structure.
Becker, Jörg
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Messung kopfbezogener raumakustischer Parameter mit Mikrophonarrays [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J. Becker, M. de la Fuente and M. Sapp
[A]
In der Raumakustik ist die Messung zahlreicher raumakustischer Parameter zur Erfassung der Akustik eines Saales üblich. Insbesondere zur Ermittlung der räumlichen Schallfeldeigenschaften wie ASW, LEV, Seitenschallgrad oder Raumeindrucksmaß sind Messungen mit Mikrophonen verschiedener Richtcharakteristik oder Messungen mit Kunstköpfen nötig. Das wiederholte Messen an einer Empfangsposition mit verschiedenen Empfängern stellt dabei eine nicht zu unterschätzende Vergrößerung des Meßaufwandes und eine Verlängerung der Meßzeit dar. Eine Vereinfachung des Meßverfahrens ist daher aus Zeit und Kostengründen erwünscht. Mehrkanalige Mikrophonarrays bieten die Möglichkeit, sowohl raumakustische Parameter mit ungerichteten messenden Mikrophonen zu ermitteln, als auch auch Größen welche Mikrophone mit Richtcharakteristik benötigen, zu bestimmen. Dieser Beitrag befaßt sich mit der Messung von kopfbezogenen raumakustischen Parametern wie dem IACC mit Hilfe von Mikrophonarrays. Es wird ein neuer Optimierungsalgorithmus vorgestellt, der iterativ für eine vorgegebene Anzahl von Mikrophonen die optimale Position ermittelt. Als Eingangsdaten dienen hierbei die für die Horizontalebene bestimmten Außenohrübertragungsfunktionen eines Kunstkopfes. Durch den Optimierungsalgorithmus wird die Geometrie des Arrays spezifisch an die Außenohrübertragungsfunktionen des jeweiligen Kunstkopfes angepaßt. Die ''simulierten'' Außenohrübertragungsfunktionen werden mit den AOÜFs dreier verschiedener Kunstköpfe verglichen. Die Auswertungen raumakustischer Parameter von Messungen mit Mikrophonarray und Kunstköpfen werden für verschiedene Räume vorgestellt.
Becker, K.
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MEMS Packaging - Technological Solutions for a Si-Microphone [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Becker, M. Koch, T. Braun, V. Bader, P. Meier, E. Jung, R. Aschenbrenner and H. Reichl
[A]
Micro Systems and Micro Devices play an important role in today's high tech products. They are used as acceleration sensors for airbag control, as piezo actuators for high resolution print heads, as micro pumps for high precision chemical/medical dispensers or as silicon microphones for smallest hearing aid applica-tions. In order to facilitate the use of such fragile devices, packaging of these structures is on major issue. Due to the cost and yield issues associated with this process step, significant evolution on top of the mi-croelectronic packaging techniques is required.
MEMS packaging fulfils a crucial role within the function of the MEMS device. Besides the electrical inter-connection, the package provides mechanical protection, media separation or coupling (e.g. pressure), signal conditioning, etc., it must enable the resulting package to be manufactured and assembled at low cost. Also, high reliability requirements even under harsh conditions (e.g. oil sink with extreme tempera-ture differences and aggressive ambient) must be fulfilled in order to be accepted in the market for high tech solutions.
Within the project InFON a packaging technology for stress sensitive MEMS devices has been developed, that allows the cost effective packaging of a silicon microphone. The development of the packaging tech-nology is described in detail from concept development and material selection to manufacturing process development and reliability characterization.
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Objektivierung subjektiver Fahreindrücke - Methodik und Anwendung - Benchmarking der Leerlaufgeräuschqualität von Personenkraftwagen – [DAGA 2005 (München)]
K. Becker and M. Haal
[A]
Die Objektivierung subjektiver Fahreindrücke stellt eine wichtige Aufgabe im Rahmen der modernen Fahrzeugentwicklung dar. Die subjektive Wahrnehmung der Geräuschqualität in Fahrzeugen durch die Kunden ist ein multimodaler Prozess, der objektiv nur schwer erfassbar ist.
Durch Anwendung statistischer Verfahren wie Clusteranalyse, multipler linearer Regression und Faktorenanalyse lassen sich die subjektiven Kundenurteile aus objektiv messbaren Größen herleiten.
Die anzuwendende Methodik wird detailliert am Beispiel einer Untersuchung der Leerlaufgeräuschqualität von Personenkraftwagen dargestellt, da diese einen erheblichen Anteil an der Beurteilung des Fahrzeugkomforts durch die Kunden hat. Die Validierung der Methodik erfolgt auf einer breiten Datenbasis bezüglich der Anzahl der untersuchten Fahrzeuge (26 Fahrzeuge mit Benzinmotoren von Kleinwagen bis obere Mittelklasse) sowie der befragten 70 Probandinnen und Probanden. Für die subjektive Beurteilung kommt die Random-Access-Methode zum Einsatz. Die objektive Analyse basiert auf einer Vielzahl von psychoakustischen Auswerteparametern.
Die Güte der Korrelation von subjektiver und objektiver Bewertung wird intensiv analysiert. Abschließend werden die Grenzen der hier angewendeten Methodik bezüglich der Vorhersage der Leerlaufgeräuschqualität vorgestellt.
Becker, S.
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Experimentelle Untersuchungen zu strömungsinduzierten Schallquellen [DAGA 2005 (München)]
C. Hahn, G. Hepke, S. Becker, M. Kaltenbacher, F. Durst and R. Lerch
[A]
Von besonderem Interesse in der Strömungsakustik ist die Charakterisierung des Zusammenhanges zwischen strömungsmechanischen Größen und akustischen Fernfeldgrößen. Hierzu werden im Rahmen eines Projektes (,Strömungsinduzierer Lärm'*) Korrelationsmessungen an einfachen Geometrien durchgeführt. Das Ziel der Untersuchungen ist, signifikante Bereiche zu identifizieren, die für die Schallabstrahlung verantwortlich sind. Als Objekte werden ein überströmter Vierkant-Zylinder und eine vorwärtsspringende Stufe , letztere mit verschiedenen Profilen, analysiert.
Die Messungen erfolgen in einem aeroakustischen Windkanal, welcher in einen reflexionsarmen Raum (untere Grenzfrequenz 300 Hz) integriert ist. Es können Windgeschwindigkeiten bis zu 50 m/sec bei einem niedrigem Turbulenzgrad ( 0.2 %) und homogener Geschwindigkeitsverteilung in der offenen Meßstrecke erzeugt werden.
Der Vierkant-Zylinder befindet sich auf einer Platte und wird vollständig umströmt (3d-Fall). Die Frequenz der beobachteten Wirbelablösungen im Strömungsfeld ist entsprechend der Strouhal-Zahl auch im akustischen Signal wieder zu finden. Durch Messungen an gegenüberliegenden Mikrofonen wird auch der Dipolcharakter der strömungsinduzierten Schallquelle sichtbar.
Im Fall der vorwärtsspringenden Stufe werden Untersuchungen für Reynoldszahlen von 16 x 10 bis 32 x 10 durchgeführt. Speziell der Einfluß verschiedener Ausformungen der Stufenoberkante (scharfe Kante, abgerundete Kanten verschiedener Radien) auf Strömungs- und Schallgrößen wird dargestellt. Hierbei werden mittels Kreuzkorrelation strömungsmechanischer Größen (Wanddruck, Strömungs-geschwindigkeit) und den akustischen Fernfeldgrößen (Schalldruckpegel) die jeweilligen Übertragungsfunktionen erfasst und die für die Schallabstrahlung verantwortlichen Gebiete lokalisiert.
*gefördert durch die Bayerische Forschungsstiftung
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Simulationsumgebung zur Berechnung der Entstehung sowie Ausbreitung von strömungsinduziertem Lärm [DAGA 2005 (München)]
M. Kaltenbacher, M. Escobar, I. Ali, R. Lerch, S. Becker and F. Durst
[A]
In vielen Bereichen sind Arbeitsprozesse mit hohen Gesundheitsgefährdenden strömungsinduzierten Geräuschbildungen verbunden. Zunehmende Mobilitätsanforderungen und die fortschreitende Industrialisierung verschärfen dieses Problem von Jahr zu Jahr.
Diese Tatsache fährt zu einer zunehmenden Nachfrage an Simulationsprogrammen, welche die komplexe Interaktion zwischen der Strömungsmechanik und der Akustik präzise berechnen können.
Damit soll dem Ingenieur ein Werkzeug zur Verfügung gestellt werden, mit welchem er die Ursachen der Schallentstehung analysieren kann, um so eine Reduktion des strömungsinduzierten Lärms an bestehenden sowie neu zu entwickelten Maschinen und Geräten erzielen zu können.
Der Inhalt des Vortrages wird sich auf die Vorstellung einer neu entwickleten Simulationsumgebung zur Berechnung der Entstehung sowie Ausbreitung des strömungsinduzierten Lärms konzentrieren. Dabei erfolgt eine direkte Kopplung der Strömungs- (Finite-Volumen-Methode) und der Akustikberechnung (Finite-Elemente-Methode) im Zeitbereich.
Da für praktische Problemstellungen einerseits das Rechengebiet für die Schallausbreitung meistens größer als jenes für die Strömungsmechanik ist und andererseits die Ortsdiskretisierung in der Strömungsmechanik wesentlich feiner ist, werden für die
Strömungsmechanik sowie Akustik unterschiedliche Gitter verwendet. Der für die Berechnung erforderliche Datenaustausch wird von MpCCI (Mesh-based parallel Code Coupling Interface) durchgeführt. Die nach der Lighthill-Analogie zu ermittelnden akustischen Quellterme werden
entsprechend der Finiten-Elemente-Methode auf der Strömungsseite berechnet. Damit ergibt sich nur noch eine skalare Größe, welche mit MpCCI auf das akustische Gitter interpoliert wird.
Die praktische Anwendbarkeit der neu entwickelten Simulationsumgebung wird anhand eines umströmten Zylinders sowie einer vorwärtsspringenden Stufe demonstriert.
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Lärmerzeugung und Lärmausbreitung bei der Umströmung einfacher Geometrien: Numerik und Experiment [DAGA 2006 (Braunschweig)]
S. Becker, M. Kaltenbacher, C. Hahn, M. Escobar and I. Ali
[A]
Die Thematik der gewollten Erzeugung, der parasitären Entstehung und der Ausbreitung von Geräuschen gewinnt heutzutage in zunehmendem Maße an Bedeutung, nicht zuletzt da Lärm ein wesentlicher Stressfaktor in unserer industrialisierten Umwelt ist. Unter der Vielzahl von Lärmursachen stellt der ''Strömungsinduzierte Lärm'' eine besondere Herausforderung dar. Er ist schwierig zu beschreiben und zu kontrollieren, da die zugrunde liegenden physikalischen Phänomene sehr komplex und nur schwer zu quantifizieren sind. Trotz der großen Anstrengungen auf diesem Gebiet ist die Ursache der Lärmentstehung immer noch nicht voll erforscht. Daher sind genau definierte Grundlagenexperimente mit verschiedenen Messverfahren und einer hohen Genauigkeit, sowie der gleichzeitige Einsatz der numerischen Verfahren von größter Bedeutung.
Inhalt des Vortrages Grundlagenuntersuchungen zum tonalen Lärm bei der Umströmung eines rechteckigen Kreiszylinderstumpf auf einer Platte und der breitbandige Lärm bei der Überströmung einer vorwärtsspringenden Stufe. Die experimentellen Arbeiten erfolgten im Aeroakustikwindkanal der Universität Erlangen-Nürnberg. Dabei wurden sowohl strömungsmechanische als auch akustische Größen sowie deren Korrelationen gemessen. Zusätzliche Parameter waren Geometrievariationen und der Reynoldszahleinfluss. Die numerischen Simulationen wurden mit der Simulationsumgebung FASTEST-3D/CFS++ durchgeführt, welche eine Kopplung der Strömungsmechanik und der Akustik im Zeitbereich auf unterschiedlichen Gittern erlaubt. Den Abschluss bildet der Vergleich Numerik und Simulation bei ähnlichen Randbedingungen.
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Anwendungen der Mikrofon-Arraytechnik zur Lokalisation von Strömungslärm [DAGA 2006 (Braunschweig)]
C. Hahn, S. Becker, M. Kaltenbacher, F. Durst and R. Lerch
[A]
Zur Lokalisation aeroakustischer Schallquellen wurde im Rahmen des Projektes 'Strömungsinduzierter Lärm' (*) an der Universität Erlangen-Nürnberg ein Mikrofonarraysystem (64 Kanäle, 48 kHz Abtastrate) aufgebaut. Zur Auswertung wird der Bartlett-Algorithmus im Zeit- oder Frequenzbereich verwendet. Die Arraymikrofone sind kreisförmig in einer Platte angeordnet.
Mittels Mikrofonarray wurde der Strömungslärm einer vorwärtsspringenden Stufe und eines Seitenkanalverdichters in einem reflexionsarmen Raum analysiert.
Die aeroakustische Lärmentstehung einer vorwärtsspringenden Stufe (Stufenhöhe 12 mm) wurde bei einer Anströmgeschwindigkeit von 30 m/s (Re=24000) im Aeroakustikkanal der Universität Erlangen-Nürnberg untersucht. Im Arraybild ist die scharfkantige Stufe, sowie der Strömungsabriss an ihrer Oberkante zu erkennen. Eine Abrundung der halben Stufenhöhe führt zu einer deutlichen Reduktion des Spitzenpegels. Durch vollständige Abrundung ergeben sich geringe zusätzliche Reduktionen.
Über Visualisierungsexperimente ist ersichtlich, dass eine Abrundung der Kante zu einer maßgeblichen Reduzierung des Fußwirbels vor der Stufe sowie einer Reduzierung der Ablösung an der Oberkante führt.
Bei der aeroakustischen Lärmerzeugung eines Seitenkanalverdichters dominieren hauptsächlich zwei Lärmquellen. Zum einen wird am Auslass das verdichtete Gas periodisch am Unterbrecher abgestrichen. Zum anderen werden Teile des verdichteten Gases über den Unterbrecher zurück zum Einlass transportiert und expandieren dort. Je nach Betriebsparameter sind beide Lärmquellen im Arraybild sichtbar.
* gefördert durch die Bayerische Forschungsstiftung
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Hybrid Computation of Flow-Induced Noise using the FE Method [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Escobar, S. Triebenbacher, M. Kaltenbacher, I. Ali, S. Becker and R. Lerch
[A]
We present a numerical scheme for the efficient simulation of flow-induced noise. To resolve the turbulent flow, we employ a finite volume code following LES turbulence model. For the computation of the radiated sound field we solve Lighthill's acoustic analogy by means of the Finite Element method. The coupled region, corresponding to the fluid domain, has different discretizations on both sides of the computation and interpolation of the data is performed employing a conservative scheme. Acoustic sources are computed by means of the Finite Element method from the velocity components directly on the fine fluid resolution. The resulting scalar values are interpolated as acoustic nodal loads to the acoustic grid. The acoustic propagation can be solved both in time as well as in frequency domain. While the transient simulation is of importance to better understand some of the sound generation mechanisms, the harmonic analysis provides a practical way for computing the acoustic field for the relevant frequency components avoiding high frequency numerical noise in the solution. Additionally, in the latter analysis, the Perfectly Matched Layer method is employed, which efficiently reduces reflections on the acoustic boundary. We validate the implementation computing the acoustic field induced by a co-rotating vortex pair and comparing the results with the analytical solution. Finally, numerical examples are presented of the sound generated by turbulent flows around cylinders with different geometric configurations. Besides the numerical investigations, measurements for the same configurations are carried out in an aeroacoustic wind tunnel located at the university.
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Bestimmung der Schallintensität aeroakustischer Quellen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
C. Hahn, S. Becker, M. Kaltenbacher and R. Lerch
[A]
Im Bereich der experimentellen Aeroakustik besteht Bedarf an Meßverfahren zur direkten Erfassung der Schallintensität.
Die bislang verwendeten Methoden zur Bestimmung der Schallintensität basieren auf der Messung des Schalldrucks an zwei benachbarten Punkten und einer Näherung der Schallschnelle über Berechnung des Druckgradienten. Der nachteilige Umbau der Sonden, je nach untersuchtem Frequenzbereich, als auch die große Bauform dieser Geräte werden von der hier verwendeten Schallintensitätssonde (Microflown 1/2'' pu sound probe) vermieden. Da hierbei die Schallschnelle direkt erfasst wird, kann in Verbindung mit einem integrierten Druckmikrofon lokal die Schallintensität gemessen werden.
Zur Bestimmung der Phasendifferenz und der Empfindlichkeit der verwendeten Sensoren wird vorab eine Kalibrierung in einem kurzen Kundt'schen Rohr durchgeführt. Dieses ist im Frequenzbereich von 20 Hz - 4 kHz einsetzbar.
Nach Verifikation der Kalibrierung wird die Anwendung auf zwei aeroakustische Problemstellungen erweitert.
Der erste Fall besteht in der Untersuchung der Schallerzeugung eines auf einer Platte montierten, umströmten Vierkantzylinders (Seitenlänge 2 cm, Höhe 12 cm). Die Untersuchung der Richtcharakterisitk und des aktiven Anteils der Schallintensität des Zylinders erfolgen für Reynoldszahlen im Bereich von 13000 - 40000 bei Hiebtonfrequenzen im Bereich von 50 Hz - 150 Hz.
Im zweiten Fall wird die Lärmentstehung an einer vorwärtsspringenden Stufe (Stufenhöhe 12 mm) bei einer Anströmgeschwindigkeit von 30 m/s (Re=24000) betrachtet. Auch hierbei erfolgt eine Bestimmung der Richtcharakteristik und des aktiven Anteils der Schallintensität.
Die Untersuchungen erfolgten im Rahmen eines durch die Bayerische Forschungsstiftung geförderten Projektes.
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Impact of Geometric Variations on the Flow and Generated Sound [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Grabinger, C. Hahn, M. Kaltenbacher, S. Becker and I. Ali
[A]
A large amount of the total noise in our daily life is generated
by turbulent flows (e.g. airplanes, cars, air conditioning
systems, etc.). With the increase in traffic, noise pollution is
becoming a more and more relevant topic. The sound generated by
flow around cylindrical objects are present in many engineering
applications like pantographs of trains, high-rise buildings, car
antennas, beams, fences, supports in internal and external flows.
The objective of our contribution is to investigate the influence
of changes in geometry of a wall mounted square cylinder in cross
flow onto the generated aerodynamic noise. The flow and acoustic
field of several geometries are numerically computed and their
interaction is analyzed. These investigations indicate that a
reduction of both pressure based drag and turbulent kinetic energy
does not necessarily lead to a reduction of tonal noise sources
that are associated with vortex street formation as well.
The obtained results have also been confirmed by measurements in
an aeroacoustic wind tunnel. Therewith the major influence of the
roof vortex on the stability of the vortex street and thus the
resulting sound can be identified and shown in measurements of the
wall pressure and its axial correlation.
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Schallemission bei der Überströmung einer vorwärtsspringenden Stufe [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Scheit, I. Ali, F. Schäfer, S. Becker, C. Hahn and M. Kaltenbacher
[A]
Waehrend in den letzten Jahren die Umweltverschmutzung insgesammt vermindert wurde, blieb die
laermbedingte Umweltverschmutzung nahezu konstant. Um geeignete Maßnahmen zur Verringerung der
Laermemission entwickeln zu koennen, sind ein tieferes Verstaendnis der Entstehungsmechanismen
sowie experimentelle und numerische Methoden zur Bestimmung der Laermquellen und der Ausbreitung
notwendig. In dieser Arbeit wird die Verwendung des Ffowcs-Williams und Hawkings Integralverfahren
in Verbindung mit einer inkompressiblen Large-Eddy-Stroemungssimulation zur Berechnung der aerodynamischen
Schallerzeugung vorgestellt. Das Verfahren ist direkt in einen Stroemungsloeser integriert um
eine Zwischenspeicherung der kompletten Simulationsdaten auf einer Festplatte zu vermeiden. Dazu
wurde ein Advanced-Time-Verfahren verwendet. Zur Erzeugung
des Oberflaechengitters wird ein Marching-Cubes Algorithmus verwendet, der urspruenglich zur Visualisierung
von Isoflaechen entwickelt wurde. Auf diese Weise ist keine zusaetzliche Gittergenerierung notwendig.
Das Verfahren wurde darueber hinaus zum Einsatz auf Hochleistungsrechnern parallelisiert. Im Folgenden
wird die Berechnung der Schallabstrahlung bei der Ueberstroemung einer vorwaertsspringenden Stufe gezeigt.
Die Berechnung wurde fuer verschiedene Anstroemgeschwindigkeiten im Bereich niedriger Machzahlen ()
durchgefuehrt. Die Ergebnisse werden mit Messungen in einem Akustik-Windkanal verglichen und diskutiert.
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Numerische und experimentelle Untersuchungen der Schallabstrahlung bei strömungsinduzierten Strukturschwingungen [DAGA 2008 (Dresden)]
T. Uffinger, S. Becker, F. Schäfer, S. Müller, J. Grabinger and M. Kaltenbacher
[A]
Neben der Wirtschaftlichkeit nimmt der Fahrzeugkomfort heute eine sehr wichtige Rolle in der Akzeptanz und im Kaufverhalten der Bevölkerung ein. Markant ist hier im Fahrzeuginnern ein lästiges tieffrequentes Geräusch, das resultierend aus der Unterströmung des Fahrzeuges im Unterbodenbereich über Vibrationen der Bodenbleche in das Fahrzeuginnere übertragen wird.
Gegenstand der Untersuchungen ist es, die Ursachen zu verstehen und sie so zu beeinflussen, dass die strömungsbedingten Schallentstehungsprozesse in ihrer Interaktion mit der Struktur gezielt beeinflusst werden können. Die Strömung im Unterbodenbereich erweist sich als sehr komplex. In der Arbeit wird daher ein vereinfachtes Modell benutzt, in denen charakteristische Anströmbedingungen definiert wurden und deren Wirkungen auf das Schwingungsverhalten und die akustische Antwort untersucht wurden. Benutzt wurde eine Grenzschichtströmung über einer ebenen Platte. Die sich hinter einem Zylinder ausbreitende Wirbelstrasse überstreicht somit eine Bodenplatte, in die eine weichere Struktur eingebettet ist. Es wird die akustische Wirkung der durch die Strömung induzierten Strukturschwingung betrachtet aber auch den durch die Turbulenz induzierten Lärm.
Die Ergebnisse dieser experimentellen und numerischen Untersuchungen zeigen einen direkten Vergleich beider Methodiken sowie grundlegende Erkenntnisse darüber, wie sich die Turbulenzstruktur sich auf das Schwingungsverhalten einer elastischen Struktur auswirkt und wie damit die Schallentstehung und Schallabstrahlung aufgrund des Strömungsfeldes der Strukturvibration beeinflusst wird.
Becker, T.
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Strukturen in Sprachdatenkorpora [DAGA 2006 (Braunschweig)]
T. Becker
[A]
Sprachdatenkorpora stellen die Basis für die Generierung von Sprechermodellen dar, welche zur Sprecherdetektion genutzt werden. Sprecher werden durch Gaußsche Mischverteilungsmodelle (GMM) repräsentiert, mittels derer die Detektion aufgrund der Maximum Likelihood-Methode möglich ist. Basierend auf Merkmalsvektoren und Sprechermodellen können jedoch auch Distanzen berechnet und Strukturen in Sprachdatenkorpora durch hierarchisch-agglomerative Clusterverfahren ermittelt werden. Eigenschaften von Sprechern werden hierbei innnerhalb der Strukturen als Cluster repräsentiert. Die Zuordnung von Sprechern ist nun auf allen Ebenen der Hierarchie möglich, so dass neben Ähnlichkeiten zu einzelnen Sprechern Gemeinsamkeiten mit Clustern aufgedeckt werden können.
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Einfluss der K-Means-Clusteranalyse auf die automatische Sprecheridentifikation [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Becker and A. Wegner
[A]
Bei der automatischen Sprecheridentifikation werden Sprecher durch Gaußsche Mischverteilungsmodelle (GMM) modelliert. Die Modellparameter werden mittels Expectation Maximization (EM) bestimmt. Hierbei ist eine Initialisierung der Modellparameter notwendig, die üblicherweise durch Bestimmung einer Partition der Merkmalsvektoren vollzogen wird. Bisher wird davon ausgegangen, dass bei der automatischen Sprechererkennung die Methoden zur Bestimmung dieser Partitionen keinen relevanten Einfluss auf die Erkennungsraten haben. Häufig werden verschiedene K-Means-Clusteranalysen zur Bestimmung der Anfangspartition verwendet, die auf meist zufällig ausgewählten Startpunkten basieren.
Die Auswirkungen verschiedener K-Means-Varianten auf die Erkennungsraten bei der automatischen Sprecheridentifikation wurden untersucht.
Hierbei zeigte sich, dass verschiedene Verfahren sehr wohl zu unterschiedlichen Ergebnissen führen und über alle untersuchten Verfahren hinweg eine starke Streuung der Erkennungsrate besteht.
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Automatische Sprecherverifikation basierend auf Stimmgrundfrequenz-Merkmalen mittels Hauptkomponentenanalyse [DAGA 2008 (Dresden)]
T. Becker and W. Kreuzer
[A]
Alternativ und ergänzend zu den üblichen automatischen Sprecherverifikationssystemen, die auf spektralen/cepstralen Merkmalen basieren, existieren Verfahren, die auf Merkmalen der Stimmgrundfrequenz (F0) basieren. Ein Problem neben der hohen Intra-Sprecher-Variabilität ist, dass die üblicherweise verwendeten Merkmale zur Beschreibung der F0-Verteilung miteinander korrelieren. In diesem Artikel wird ein Verfahren präsentiert, das mit Hilfe der Hauptkomponentenanalyse eine orthogonale Basis liefert. Die Darstellung eines neuen Datensatzes mit Hilfe dieser Basis führt zur Verringerung der Gleichfehlerrate während die Anzahl der Dimensionen reduziert wird. Zusätzlich ist das Verfahren auch bei extrem kurzen Signaldauern anwendbar.
Becker-Schweitzer, J.
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Ein computerbasiertes Trainingsmodul zur Unterstützung der Lehre in der Schwingungstechnik [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Becker-Schweitzer, W. Schaffrath and M. Schmidt
[A]
Die Lehre an der Fachhochschule zeichnet sich durch ein hohes Maß an anwendungsbezogenen Themen aus. Der Vorteil der Auswahl dieser praxisnahen Unterrichtsinhalte geht zumeist mit dem Nachteil einher, daß theoretisch anspruchsvolles Hintergrundwissen in der Kürze der dann verbleibenden Zeit nur schwer zu vermitteln ist. Darüber hinaus fehlen oftmals mathematische Grundkenntnisse in der StudentInnenschaft, so daß ein sicherer Umgang mit den benötigten mathematischen Werkzeugen keinesfalls vorausgesetzt werden kann. Um diesen Zwiespalt zu beheben, wurde im Fachbereich Medien an Fachhochschule Düsseldorf ein computerunterstützes, interaktives Trainingsprogramm aufgebaut. Aus einem Gehörtrainingsprogramm wurde ein E-Learning Modul zur Vermittlung mathematisch-theoretischer Lehrinhalte entwickelt. Dieses kann von den Studenten begleitend zur Vorlesung Schwingungstechnik zur Festigung der mathematischen und theoretischen Kenntnisse verwendet werden. Der Vortrag widmet sich, neben einer Erläuterung des Moduls, einigen grundsätzlichen mediendidaktischen Überlegungen, die bei der Konzeptionierung des Moduls Beachtung gefunden haben.
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Audiologische Tests zur Beurteilung der Geräuschqualität im Fahrzeuginnenraum [DAGA 2008 (Dresden)]
O. Jung, J. Becker-Schweitzer and V. Grützmacher
[A]
Üblicherweise werden audiologische Tests wie z.B. der ''Oldenburger Satztest'' zur Beurteilung des Hörvermögens in einem Störgeräuschumfeld sowie zur individuellen Anpassung von Hörgeräten verwendet. Die Modellannahme dabei ist, daß die Sprache durch ein internes oder externes Rauschen verdeckt wird und dadurch bei niedrigen Pegeln unverständlich wird. Einzahlmaße, wie z.B der Artikulationsindex, deren Berechnungsmethoden auf der Bestimmung eines SNR zwischen einem gemessenen Hintergrundgeräusch und einem als durchschnittlich angenommenen Sprachsignal basiert, werden häufig zur Beurteilung der Geräuschqualität im Fzg.-Innenraum ersatzweise herangezogen.
In der hier vorgestellten Arbeit wird die Anwendung sprachbasierter Tests auf die Beurteilung der Geräuschqualität im Fahrzeug unter Betriebsbedingungen erweitert.
Hierbei wird das auf Sprachmaskierung ausgelegte originale Hintergrundgeräusch durch typische im Fzg. auftretende Fahrgeräusche bestehend aus Wind-, Abroll- und die durch den Antriebstrang induzierten Geräusche ersetzt, die sich sowohl im Pegel als auch in der spektralen Zusammensetzung erheblich von den in oben genannten audiologischen Tests verwendeten Hintergrundgeräuschen unterscheiden.
Es werden erste Ergebnisse vorgestellt, die eine Quantifizierung der Güte des jeweiligen Hintergrundgeräusches erlauben.
Beckmann, J.
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Eine neue Methode zur Weitergabe der Schalldruckeinheit „Pascal“ im freien Schallfeld [DAGA 2000 (Oldenburg)]
U. Richter and J. Beckmann
[A]
Eine neue Methode zur Weitergabe der Schalldruckeinheit ''Pascal'' im freien Schallfeld U. Richter und J. Beckmann Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Braunschweig Freifeld- Gebrauchsmikrofone werden in der PTB nach der Vergleichsmethode im reflexionsfreien Raum kalibriert. Dabei wird das Übertragungsmaß des Prüfmikrofons über einen Vergleich mit demjenigen eines primärkalibrierten Bezugsmikrofons bestimmt und damit auf das nationale Normal zurückgeführt. Die Genauigkeit dieses Verfahrens ist mit einer Meßunsicherheit von etwa 0,25 dB recht unbefriedigend. Das liegt vor allem an der hohen Meßunsicherheit der Freifeld-Reziprozitätskalibrierung des Bezugsmikrofons, bei der kleinste Schalldruckpegel an der Rauschgrenze ausgewertet werden müssen und schon geringe Abweichungen von Freifeldbedingungen zu Fehlern führen. Ein neuer Ansatz geht nun davon aus, daß pro Meßfrequenz die Differenz zwischen dem Freifeld- und dem Druck-Übertragungsmaß des Bezugsmikrofons für alle Exemplare eines Typs gleich ist . Wenn diese Differenz einmal festgelegt ist (z.B. für einen bestimmten Typ eines Labor-Standard-Mikrofons durch Verabredung zwischen Staatsinstituten, später dann durch eine internationalen Norm), dann braucht das Freifeld-Bezugsmikrofon nur mit Hilfe der wesentlich genaueren Druck-Reziprozitätsmethode kalibriert und die festgelegten Freifeld-Druck-Differenzwerte aufaddiert zu werden. An Hand von Erfahrungen und den Ergebnisse einer internationalen Vergleichsmessung an Freifeldmikrofonen im Rahmen des EUROMET wird über den derzeitigen Stand der Technik berichtet.
Beckmann, T.
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Analyse des Schwingungsverhaltens von Kraftfahrzeug-Triebsträngen [DAGA 2003 (Aachen)]
T. Beckmann and J.-W. Biermann
[A]
An den Schwingungs- und Geräuschkomfort moderner Kraftfahrzeuge werden immer höhere Anforderungen gestellt. Für die Einhaltung der Komfortziele ist die Triebstrangdynamik nach wie vor von entscheidender Bedeutung. Diese hängt nicht nur von der Dimensionierung der Triebstrangbauteile, sondern zum Teil auch von der Betriebsstrategie ab. Die Analyse des dynamischen Verhaltens von Kraftfahrzeugtriebsträngen erfolgt daher heutzutage sowohl auf der Basis von Simulationsrechnungen als auch mit Hilfe von messtechnischen Untersuchungen. Der zielführende Einsatz entsprechender Entwicklungswerkzeuge für Simulation und Messung wird in diesem Beitrag anhand eines Entwicklungsbeispiels gezeigt.
Becot, F.-X.
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A model for the simulation of tyre/road noise [DAGA 2003 (Aachen)]
W. Kropp, K. Larsson, F.-X. Becot, F. Wullens and P. Anderson
[A]
Die Modellierung des Kontaktes zwischen Reifen und Fahrbahn und der damit verbundenen Geräuschentstehung ist eine der interessantesten Aufgaben im Feld der Lärmbekämpfung. Am ''Department of Applied Acoustics, Chalmers University of Technology'' arbeitet seit einigen Jahren eine Gruppe mit der Erstellung eines Berechnungsmodells für Reifenlärm, Es besteht aus drei Teilen, einem Reifenmodell, einem Kontaktmodell und einem Abstrahlungsmodell. In einem Europäischen Projekt (RATIN) wurde für jedes dieser Teilmodelle Lösungen unterschiedlicher Art erarbeitet. Im Vortrag wird ein Überblick über dies Arbeit gegeben und Ergebnisse mit Messungen im Prüfstand (Luftschall und Körperschall) präsentiert und diskutiert.
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Road impedance optimisation using an efficient two-dimensional model for the tyre radiation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F.-X. Becot
[A]
Because of the extension of the transportation network, an increasing number of people declare to be annoyed by traffic noise. Under normal driving conditions, the main contribution to overall noise levels is the noise induced by the tyre / road contact.
In order to control the noise source and to contribute to the noise reduction offered by noise barriers for instance, accurate numerical tools are needed for the prediction of tyre / road noise including the effect of the pavement absorption. The work presented in this paper contributes to this effort by proposing a model for the tyre radiation over arbitrary impedance surfaces.
This two-dimensional model, developed on the basis of the equivalent sources method, has been validated by comparisons with measurements of horn effect amplifications over arbitrary impedance surfaces. Due to its numerical efficiency compared to 3D models, it is an adapted tool for performing parametrical studies concerning the tyre / road interface properties.
In particular, the model can be used to predict the optimal value of the surface acoustical impedance.
Results show that this latter value is very sensitive to a number of parameters, among others the frequency of interest, the position of the noise source inside the horn and the length of the contact zone. However, in all cases, the model predicts an impedance value which is physically realisable.
Therefore, the next step is to add road design constraints to elaborate a realistic solution for the construction of low-noise pavements.
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Twin wheels horn effect and pass-by noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F.-X. Becot and J.-M. Clairet
[A]
With a view for traffic noise reduction, a large research effort concerns the appraisal of traffic noise levels.
While procedures for measuring noise levels from light vehicles have been developed for several years, the assessment of noise levels for trucks has been intitiated rather recently.
Because of the decrease of the powertrain contribution, tyre noise becomes the limiting factor of a noise reduction at driving speeds above 70 km/h for trucks. An important parameter for the tyre radiation, as for light vehicles, is the so-called horn effet, which modifies the distribution of sound in both the space and frequency spectrum.
Besides different dimensions and characteristics, truck tyres differ from vehicles tyres in that they can be mounted as twin wheels. This is expected to have a significant influence on the radiation of noise, but it is has not been clearly qualified.
In this respect, this paper presents measurements of horn amplifications measured in a horizontal plane around twin wheels. The contribution of each tyre of the twin wheel system is identified and compared to the case of a single wheel system. Finally, an attempt for simulating the resulting contribution to the pass-by noise including the Doppler effect is proposed and the consequences concerning the emission of truck tyres are discussed.
Bednar, T.
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Schall-Längsleitung bei Massivholzkonstruktionen [DAGA 2008 (Dresden)]
F. Dolezal and T. Bednar
[A]
Die Schallübertragung zwischen 2 Räumen ist nach EN 12354 für den Massivbau bereits gut berechenbar. Für die höher gedämpften Leichtkonstruktionen wurde die Eignung eingehend untersucht. Keinerlei Daten gibt es jedoch für den immer mehr an Bedeutung gewinnenden Holzmassivbau. Eine Zuordnung des Holz-Massivbaus zu Leichtbauteilen oder massiven Bauteilen erscheint problematisch, da sie weder in Ständer und Gefach segmentiert sind, noch hohes Gewicht aufweisen.
Im Rahmen eines Forschungsprojektes zum urbanen Bauen in Holzmischbauweise wird die Schall-Längsleitung an eigens errichteten Massivholz-Prüfständen untersucht. Massivholz-Deckensysteme, elastische Zwischenlager, Befestigungsmittel und die Belastung der Stoßstelle werden variiert um den jeweiligen Einfluss auf die Schall-Längsleitung zu ermitteln. Die Messergebnisse werden mit der normgemäßen Berechnung verglichen um deren Eignung für die Prognose der Schalldämmung von Massivholzsystemen festzustellen.
Bedrici, N.
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Numerical Simulation of Bounded Acoustic Beams by the Fourier Integral Method [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Gatignol and N. Bedrici
[A]
A bounded acoustic beam, such as the one generated by a finite transducer, may be classically described by plane wave superposition. In the monochromatic case, the pressure field is then obtained in the form of a spatial Fourier integral. Analytical expressions of such integrals are out of reach in general and only asymptotic or numerical evaluations are available. The numerical evaluation of Fourier integrals is usually performed by the FFT algorithm. This procedure requires to introduce a regular discretization of the integration variables and a corresponding set of values of the conjugate variables. The pressure field is thus obtained for a particular set of points in the space. Moreover, the regular discretization results in an artificial periodization of the solution. A direct numerical evaluation of Fourier integrals by classical methods such as Lagrange method avoids to prescribe specific positions of the points in the physical space, but the periodization phenomenon is not overcome. We propose a method based on partial exponential integration of the Fourier integrals. The acoustic beam is then obtained in any point of the physical space without any periodic artefact. This kind of numerical simulation of a bounded acoustic beam is relevant of those problems where the beam interacts with a multilayered structure, with long range propagation effects, in particular when a modal wave is generated in the structure.
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Numerical Description of the Generation of Modal Waves by Bounded Acoustic Beam [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
N. Bedrici and P. Gatignol
[A]
The generation of the (generalized) Rayleigh wave by a bounded acoustic beam has been first shown experimentally by Neubauer. The first numerical approach of the phenomenon goes back to Ngoc and Mayer who gave the pressure values of the reflected field on the fluid/solid interface. Using a numerical simulation method for the description of the acoustice beam, we show the generation in plane layered structures of so-called 'modal waves' such as the Rayleigh wave, the Scholte-Stoneley or the Stoneley wave at the fluid/solid or solid/solid interface, guided waves in a fluid layer and finally Lamb waves.
In the two-dimensional case, cartographies for the pressure or the stress fields are given in each medium of the structure, allowing to visualize the generation phenomenon. The generation of the interface waves is observed when the beam crosses a first fluid ot solid layer, with a specific incidence angle, before it reaches the relevant interface. The setting up of each guided wave, as the incidence angle varies, is also well understood.
Bee, M.
-
Auditory Stream Segregation: Neurophysiological Perspectives from the Songbird Forebrain [DAGA 2005 (München)]
M. Bee and G. Klump
[A]
Auditory stream segregation refers to processes by which auditory systems group sensory input to form coherent perceptual representations (''auditory streams'') of various sound sources. One well-studied stream segregation phenomenon is the ''streaming effect,'' in which sequences of alternating tones () are segregated into auditory streams corresponding to separate tone sequences (
). In humans, the streaming effect is promoted at larger frequency differences (
F) between A and B tones, faster tone repetition times (TRT), and longer tone durations (TD) at a given TRT. The streaming effect is likely promoted by stimulus properties that increase the spatial separation of excitation in the tonotopically organized auditory system. We investigated the neural basis of the streaming effect in the European starling (Sturnus vulgaris) by recording responses to interleaved tone sequences in the auditory forebrain. The frequency of the A tones was specified as the recording site's ''characteristic frequency'' (CF); frequencies of the B tones differed from the CF in 6 steps over a 1-octave range. Separate tone sequences at each
F had TDs of 25ms, 40ms, or 100ms and TRTs of 100%, 200%, 400%, or 800% of the TD. Responses to CF A tones were robust, while responses to non-CF B tones exhibited marked suppression as
F increased, and this suppression was enhanced at shorter inter-tone intervals, especially at smaller values of
F. Together, these findings suggest that frequency selectivity and forward masking are two low-level, non-attentive processes that may contribute to the auditory streaming effect.
Beer, D.
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Flachlautsprecher - ein Überblick [DAGA 2008 (Dresden)]
D. Beer
[A]
Aktuelle Schallwiedergabesysteme für den Unterhaltungssektor sind unter anderem durch die Wiedergabequalität des einzelnen Lautsprecherkanals und durch die Qualität des erzeugten räumlichen Höreindrucks gekennzeichnet.
Bezüglich des räumlichen Höreindrucks bieten mehrkanalige Verfahren wie Surround und Wellenfeldsynthese ein größeres Potential als zum Beispiel das klassische Zweikanal-Stereo. Der damit verbundene Zuwachs an erforderlichen Lautsprecherkanälen verursacht auf der anderen Seite Akzeptanzprobleme. Beispielsweise ist es im Heimbereich nicht immer leicht, alle Lautsprecher in die vorhandene Umgebung zu integrieren und gleichzeitig normgerecht aufzustellen.
Der Einsatz von Flachlautsprechern bietet ein großes Potential, diesen Anforderungen gerecht zu werden. Die Bezeichnung Flachlautsprecher stellt dabei ein Oberbegriff für Lautsprecher dar, die sich in erster Linie durch eine geringe Bautiefe auszeichnen. Die Funktionsprinzipien können anhand der Membranbewegung in Kolbenschwinger, Biegeschwinger, Transformationsschwinger, Dickenschwinger und membranloser Schwinger unterteilt werden. Die Prinzipien werden in ihrem Aufbau und ihrer Funktionsweise vorgestellt und anhand von Veröffentlichung bzw. Patenten zeitlich eingeordnet. Den prinzipübergreifenden Herausforderungen der Flachlautsprechertechnologien beim Einsatz in mehrkanaligen Wiedergabesystemen sollen der Ausblick und die Diskussion gewidmet sein.
Beerends, J.
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Standardisierung instrumenteller Sprachqualitätsmessverfahren Berücksichtigung der akustischen Schnittstellen in der Sprachtelefonie [DAGA 2003 (Aachen)]
J. Berger, J. Beerends and A. Rix
[A]
Bis vor einigen Jahren war ein - elektroakustisch eng definierter - Handapparat die Schnittstelle zum 'Fernsprechnetz'. Die rasant zunehmende Komplexität der Netzstrukturen und eine hohe Vielfalt möglicher Endgeräte wird den klassischen Handapparat verdrängen und auch der Begriff des Fernsprechnetzes passt immer weniger zu den tatsächlichen Gegebenheiten. Die Endgeräte übernehmen Funktionen, die Komponenten klassischer Netze waren (z.B. Sprachcodierverfahren bei Mobilfunk oder IP-Phones). Auch verändertes Telefonieverhalten erfordert Maßnahmen im Endgerät (z.B. Echokompensator, Geräusch- und Nachhallreduktion). Soll nun die Qualität der Gesamtverbindung beurteilt werden, müssen die Endgeräte einschließlich ihrer akustischen Schnittstellen in die Bewertung einbezogen werden. Zur effizienten Bewertung großer Mengen von Sprachmaterial werden zunehmend instrumentelle Bewertungsverfahren eingesetzt, die eine Abschätzung der Sprachqualität anhand meßbarer physikalischer Parameter der Sprachsignale vornehmen. Der derzeitige ITU-T Standard P.862 'PESQ' erlaubt nur die Bestimmung der Sprachübertragungsqualität zwischen zwei ('elektrischen') Netzzugangspunkten, für eine Bewertung der Sprachqualität einschließlich der akustischen Schnittstelle ist das Verfahren nicht geeignet. Im Rahmen der aktuellen Standardisierung innerhalb der ITU-T wird auf Basis des Verfahrens 'PESQ' ein erweitertes Verfahren mit dem vorläufigen Titel 'P.AAM' entwickelt, das auch für diesen Anwendungsfall einsetzbar sein wird. Basis für die Beurteilung sind direkt am Endgerät vorgenommene Kunstkopfaufnahmen. Die Erweiterungen des Algorithmus umfassen in erster Linie: - Adaption des Verfahrens auf die Verarbeitung von Kunstkopfaufnahmen - Wahrnehmungs-orientierte Bewertung linearer Verzerrungen ('Frequenzgang') - Berücksichtigung einfacher binauraler Wahrnehmungsmodelle (z.B. für akustische Hintergrundgeräusche auf der Empfangsseite) - Optimierung des Basisverfahrens 'PESQ' Die Entwicklung der Verfahren wird bis zum Januar 2003 abgeschlossen und dann anhand einer Vielzahl von Sprachdatenbanken evaluiert. Im Rahmen der Präsentation werden die Ergebnisse und die Grundzüge des Messverfahrens vorgestellt.
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An extension of PESQ for assessing the quality of speech degraded by severe time clipping and linear frequency response distortions [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Beerends and J. Vugt
[A]
PESQ (ITU-T recommendation P.861) has been established as a world standard for assessing speech quality. This paper shows its limitations when it is used for assessing the quality of speech that has been degraded by large amounts of time clipping and linear frequency distortions. For both types of distortion an extension to PESQ has been developed. Two types of extensions were investigated, using a separate indicator for quantifying distortions, and using a modification of the PESQ algorithm without introducing separate quality indicators. A significant improvement in correlation could be obtained with these types of distortions without degrading the PESQ performance on other types of distortion.
Behler, G.
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Ein neuer Messlautsprecher für die Raumakustik [DAGA 2000 (Oldenburg)]
G. Behler
[A]
Für die Messung raumakustischer Größen werden normalerweise allseitig abstrahlende Lautsprecher benötigt, die zudem einen relativ hohen, verzerrungsfreien Pegel liefern müssen. Da für diesen Zweck optimierte Systeme fehlen, behilft man sich allgemein mit Bauakustiklautsprechern. Die großen Ab-messungen der üblichen Dodekaedergehäuse führen dazu, daß die Richtcharakteristik bei höheren Frequenzen ( 2000 Hz) kaum ungerichtet erfolgt. Während dies für bauakustische Messungen, bei denen es auf Schallleistungsbewertungen ankommt von untergeordneter Bedeutung ist, kann es für die Ermittlung der raumakustischen Parameter (insbesondere solcher mit richtungsabhängiger Verarbei-tung der Reflexionsanteile wie beim IACC oder LFC) eine bedeutende Fehlerquelle darstellen. Auch wird zunehmend gefordert, daß Messungen in der Raumakustik bis ca. 8 kHz möglich sein sollen, was mit den o.a. Lautsprechern definitiv nicht möglich ist. Um jedoch einerseits bei den tiefsten interessierenden Frequenzen (ab ca. 50 Hz) noch ausreichend Pegel und andererseits eine hinreichend ungerichtete Schallabstrahlung bei hohen Frequenzen zu er-zielen, ist eine Aufteilung des Frequenzbereichs auf mehrere Wandler erforderlich. Dies führt zu neu-en Problemen (Koinzidenz der Quellen, Übernahmebereiche, Pegelangleichung etc.), die neben einer geeigneten mechanischen Lösung einen erhöhten Aufwand bei der Signalverarbeitung bedingen. Ein unter diesen Randbedingungen konzipierter Lautsprecher - eine Kombination aus einem Bandpaß-Tieftonsystem und einem kleinen, auswechselbaren Dodekaeder für den Hochtonbereich - wird vorge-stellt. Die Schallabstrahlung erfolgt quasi koinzident, da der Dodekaeder in unmittelbarer Nähe der Bandpaßöffnung angebracht werden konnte. Die Ansteuerung des Systems erfolgt über eine Aktive-lektronik mit digitaler Frequenzweiche und phasenlinearer Entzerrung über FIR-Filter. Hierbei wurde ein Kompromiß zwischen idealer Impulswiedergabe und frequenzunabhängiger Leistungsübertra-gungsfunktion gesucht.
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Neukonzeption einer Hörsaalbeschallung [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
J.K. Kleber, G. Behler and S. Rauter
[A]
Für einen Hörsaal mittlerer Größe mit 284 Plätzen wurde ein neue Beschallungsanlage zur Sprachübertragung konzeptioniert. Um die Lokalisierbarkeit des Sprechers zu gewährleisten, wurde eine zentral-gestützte Beschallung von der Decke gewählt, die durch einen Hauptlautsprecher sowie mehrere Stützlautsprecher realisiert wurde. Für den Hauptlautsprecher kommt eine Lautsprecherzeile zum Einsatz, deren Abstrahlverhalten u.a. durch eine frequenzabhängige akustisch wirksame Länge bestimmt wird. Die hierzu erforderliche Filterung, sowie der Ausgleich von konstruktions- und aufstellungsbedingten Laufzeiten wird, mit einem am Institut entwickelten Digitalcontroller (Berlin 1999) durchgeführt. Im Vortrag werden die in der Planungsphase erwogenen Konzepte gegenübergestellt, sowie die konkrete Realisierung vorgestellt.
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Beschreibung der Schnittstelle Horntreiber - Horn mit Hilfe von Vierpol-Parametern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
G. Behler and M. Makarski
[A]
Die Simulation des Übertragungsverhaltens von Lautsprechersystemen und darauf aufbauend der systematische Entwurf von Lautsprechern beruht im wesentlichen auf der Modellierung des Kleinsignalverhaltens mit Hilfe von Ersatzschaltbildern. Diese Methode ist im Bereich der Tieftongehäusesimulation auch problemlos und mit großer Sicherheit anwendbar. Schon für direkt abstrahlende Wandler (wie z.B. Konuslautsprecher oder Kalotten) versagen diese Modelle, da sie wesentliche Parameter der Schallabstrahlung nicht oder nur auf extrem aufwendige Weise nachbilden können. Eine andere Methode der Systembeschreibung wird mit Hilfe von Vierpolen erreicht, die das Übertragungsverhalten einer im Detail unbekannten Einheit zwischen Eingang zu Ausgang oder umgekehrt unter bestimmten Randbedingungen leisten können. Diese Betrachtungsweise wird z.B. für Mikrofone oder auch US-Wandler gerne verwendet. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob es möglich ist, eine Vierpolbeschreibung mit hinreichender Genauigkeit und Allgemeingültigkeit für die im Beschallungsbereich stark verbreiteten Hornsysteme einzusetzen. Hierbei wurde insbesondere nach einer definierten Schnittstellenbeschreibung zwischen dem Wandlersystem (Horntreiber) und dem angeschlossenen akustischen Anpassungglied (Horn) gesucht, wodurch diese vorhandene mechanische Schnittstelle auch für die Modellbildung während der Entwurfsphase zu Verfügung stünde. Es werden die zur Vierpolbeschreibung dieser Klasse von Wandlern angestellten Überlegungen dargestellt und die mit der Modellbildung verbundenen Vereinfachungen und Randbedingungen diskutiert.
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Messtechnische Bestimmung der Vierpolparameter von elektroakustischen Systemen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M. Makarski and G. Behler
[A]
Die Verallgemeinerung der Beschreibung von Schnittstellen zwischen akustischen und elektrischen Komponenten einer Übertragungskette kann anhand von Vierpolen erfolgen. Dabei ist es unwesentlich, wie der Vierpol im Inneren aufgebaut ist, da durch die parametrische Beschreibung eine vollständige Abstraktion erreicht wird. Voraussetzung ist zum einen, daß es sich um ein LTI-System handelt und eine eindeutige Festlegung der 'Klemmen' vorliegen muß. Die meßtechnische Untersuchung elektroakustischer Wandler wird zumeist von der elektrischen Seite aus durchgeführt. Hierbei wird nur die gerade vorliegende, im Detail unbekannte akustische Belastung des Treibers berücksichtigt. Durch die Vierpolbeschreibung ist es möglich, Rückwirkungen zwischen Eingang und Ausgang vollständig zu erfassen. Zur vollständigen Bestimmung der Vierpolparameter sind daher entweder direkte Messungen der akustischen Impedanz erforderlich oder es müssen zumindest zwei bekannte akustische Lastimpedanzen vorliegen. Weiterhin ist es auf der akustischen Seite eines Wandlers insbesondere am Ausgang eines Hornes nicht selbstverständlich, einen eindeutigen Anschluß an das Schallfeld zu finden, da die Schnittstelle räumlich ausgedehnt ist. Neben der Beschreibung der Meßmethode zur Bestimmung der Vierpolparameter werden exemplarische Messungen an einigen Horntreibern und Hörnern vorgestellt.
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Die Abhängigkeit der raumakustischen Parameter vom Messlautsprecher [DAGA 2002 (Bochum)]
G. Behler
[A]
Für die Untersuchung der raumakustischen Qualität in Räumen aller Art werden die in ISO 3382 genau festgehaltenen Parameter verwendet. Diese wiederum basieren auf der Messung der Impulsantwort im untersuchten Raum. Je nach herangezogenem Parameter muss diese entweder in einfacher energetischer Form (für die meisten auf der Auswertung von energetischen Integralen basierenden Parameter) einkanalig, in seltenen Fällen energetisch gemittelt zweikanalig (Seitenschall) oder in speziellen Fällen auch als detaillierte Druckimpulsantwort (IACC) vorliegen. Für die ersten, mit starken Mittelungen versehenen, Berechnungen reichen relativ einfache messtechnische Ausrüstungen aus, um eine qualifizierte und akkurate Bestimmung der Parameter vorzunehmen. Die Richtwirkung der Quelle ist insbesondere nur dann ein Problem, wenn die Verteilung der Absorption nicht homogen im Raum ist. Für die zweikanaligen Parameter (LF, LFC), die immer noch auf zeitlichen Energiemittelungswerten aufbauen ist schon die Verteilung der Energie im Raum von erheblich größerer Bedeutung. Für die fein aufgelösten Parameter wie z.B. Echokriterium (mit energetischen Impulsantworten) oder aber IACC (mit binauralen Impulsantworten) ist letztendlich die von der Quelle verantwortete Schallenergieverteilung eine auf das Ergebnis unmittelbar einwirkende Fehlerquelle. In der vorliegenden Arbeit wurden unterschiedliche Lautsprechersysteme (kommerzielle und speziell entwickelte Muster) hinsichtlich ihres Einflusses auf die Veränderung der gesuchten Parameter hin untersucht. Die gefundenen Ergebnisse werden vorgestellt und bewertet. Aus der ermittelten Schwankungsbreite kann auf die Verwendbarkeit der Meßsysteme und/oder die Richtigkeit der damit ermittelten Parameter geschlossen werden.
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Der Einfluß der Mikrophonrichtcharakteristik auf den Lateral Fraction - Parameter [DAGA 2003 (Aachen)]
I. Witew and G. Behler
[A]
Bei der Messung der Schallverteilung in Räumen ist die Lateral Frac-tion eine mögliche Methode, einen einfachen Zahlenwert zu ermitteln. Hierfür werden spezielle Richtmikrofone benötigt. Dieser Beitrag beschreibt die Ergebnisse von Simulationen und Messungen um die Auswirkungen von Mikrophonrichtcharakteristika auf den Lateral-Energy-Fraction-Parameter zu bestimmen. Ausgehend von gemesse-nen und algebraisch definierten Richtcharakteristiken wird die Late-ral-Fraction für diverse Schallfelder berechnet. Die Untersuchungen zeigen, dass bei der Bestimmung der Lateral Fraction mit handelsübli-chen Mikrofonen schon vergleichsweise geringe Abweichungen von der theoretisch vorgegebenen RC zu substanziellen Veränderungen des gesuchten Parameters führen.
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Difference limen for early lateral energy fraction and late lateral level [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
I. Witew and G. Behler
[A]
The subjective perception of spatial impression in room acoustics is strongly related to early and late sound energy that reaches the listener from lateral directions. Recent investigations indicate that most parameters vary severely from one listening position to another in the same sound field, even at very short distance. Although these variations have been shown in both, artificial and real sound fields, the question if these variation are audible and if and how this is perceived by the listener is not fully clarified.
In this study the difference limens for single number parameters relating to the two aspects of spatial impression, namely apparent source width (ASW) and listener envelopment (LEV) have been investigated. In this respect synthesized sound fields have often been used for subjective tests. Typically, however, these are much less complex in regard to the density and spatial distribution of the reflections. This may cause unwanted and unrealistic effects. In order to avoid the aseptic nature of such sound fields, measurements in four different concert halls and auditoriums were taken. In a first step these measurements were conducted with suitable microphones to derive single number parameters that describe the binaural impulse responses which were recorded in a second step with a dummy head at the same position. In subsequent listening tests volunteers were then asked whether they can identify the member of an audio pair that inheres the greater sensation of ASW and LEV. These statements are used to derive the difference limen for the corresponding parameters.
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A Tube Headphone Without Metallic Parts To Be Used For Functional NMR [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Behler and T. Lentz
[A]
For the investigation of neuronal activities modern magnet resonance tomography provides the best possibilities for both local and time dependant resolution. Investigation of particular interesting parts of the brain (e.g. auditive cortex) are performed by applying appropriate stimuli and scanning the time dependant activity using specially designed magnetic sequences in the tomographs transducer. A major problem with NMR is the noise that is produced by these sequences, which on one hand interferes with the stimuli applied and on the other hand requires precautions for the protection of the subjects ears. Usually this is solved by using capsule ear protectors which in many cases are additionally equipped with tube phones for communication purpose. The poor quality and the weak audio level provided, however, makes the usage of these devices impossible for the presentation of the stimuli.
To overcome with these shortcomings a hearing protective headphone with a wide frequency range and high level capability is required that has to be free from magnetic and current leading parts. Therefore a tube phone system was designed, that uses a common capsule ear protector and a flexible tube of 4 m length, thus providing the possibility to place the electro-dynamic transducer as far away as possible from the tomograph. Due to extremely high damping of the high frequencies in particular a special treatment was needed. The system was realized using wide band compression drivers and digital FIR filtering to maintain the aimed dynamic and frequency range.
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Untersuchung der Gehäuseschwingung bei Tieftonlautsprechern [DAGA 2005 (München)]
G. Behler, M. Makarski and O. Strauch
[A]
Der Stabilität von Lautsprechergehäusen wird in der Regel von Seiten der Kunden aber auch der Hersteller eine große Bedeutung beigemessen. Gehäuseaufbauten mit gewaltigen Wandstärken wird eine höhere Klangqualität zugebilligt, als dünnwandigen Gehäusen. Wie stark der Einfluß der Gehäuseschwingung auf den Klang ist, kann objektiv nur schwer abgeschätzt werden. Messtechnische Untersuchungen liegen kaum vor, da die benötigte apparative Ausstattung teuer und der Messaufwand beträchtlich ist.
In der hier vorgestellten Untersuchung wurde ein Tiefton-Lautsprecherchassis in Gehäusen mit stark unterschiedlichen Stabilitäten betrieben und die Gehäuse sowie die Membran laservibrometrisch untersucht. Mit Hilfe der BEM wurde die Abstrahlung der einzelnen Gehäusewandungen separat von der Membranabstrahlung berechnet. Hierdurch konnten die für den Klang beteiligten Einflußfaktoren unabhängig voneinander untersucht und dargestellt werden.
Die so gefundenen Ergebnisse können als Frequenzgänge beurteilt werden. Noch interessanter ist allerdings die Möglichkeit, Impulsantworten für die unterschiedlichen Beiträge zu berechnen und diese mit Hilfe von geeigneten Klangbeispielen zu auralisieren.
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Der Einfluss der Quellenrichtcharakteristik auf raumakustische Parameter [DAGA 2005 (München)]
I. Witew, R. San Martin Murugarren, G. Behler and M. Vorländer
[A]
Für die Bestimmung raumakustischer Kenngrößen in Konzertsälen werden spezielle Lautsprecher benutzt, die eine möglichst gleichmäßige Schallabstrahlung in alle Raumrichtungen aufweisen sollen. In der ISO-3382 Norm werden neben der Messvorschrift für die Parameterbestimmung auch Qualitätsanforderungen an die Dodekaeder-Messlautsprecher festgelegt.
Dieser Beitrag befasst sich mit dem Einfluss der Quellenrichtcharakteristik auf das Ergebnis des raumakustischen Parameters. In akustischen Messungen wurden verschiedene Dodekaeder-Lautsprecher auf einem Drehteller positioniert und raumakustische Kenngrößen in Abhängigkeit des Drehwinkels bestimmt. Neben dem Vergleich der verschiedenen Lautsprecher ergibt sich so eine Aussage über den Einfluss der Richtcharakteristik auf die raumakustische Messgröße. Trotz der in der Norm verankerten Qualitätsanforderungen ist das Messergebnis mit nennenswerten Unsicherheiten behaftet, die sich auf die Richtcharakteristik des Lautsprechers zurückführen lassen.
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Quellcharakterisierung durch Multipolsynthese [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Vorländer and G. Behler
[A]
Für die binaurale Transferpfadsynthese, BTPS, ist eine Separierung von Teilkomponenten der Schall- und Schwingungsübertragung notwendig. Bei der Beschreibung von Luftschallübertragung ist dabei die Dreidimensionalität der Quellen, deren Komplexität und die Reduktion auf eine begrenzte Anzahl von Ersatzquellen eine große Herausforderung. Sobald die Quelle ausreichend genau beschrieben ist, können unter Einrechnung von gemessenen oder berechneten Übertragungsfunktionen bis zum Empfänger (typischerweise ein
Kunstkopf) Signale erzeugt (auralisiert) und, z.B. in Vergleichsstudien an verschiedenen Quellen weiter untersucht werden. Die Luftschallübertragung von Verbrennungsmotoren in den dicht gepackten Motorraum und über die Schottwand zum Fahrerohr ist dabei besonders schwierig, denn es muss eine robuste Schnittstelle zwischen Quelle und Übertragungsfunktion definiert werden. In diesem Beitrag wird als Schnittstelle die Oberflächenschnelle des Motors aus einer Prüfstandsmessung im Freifeld mit Hilfe von Multipolen rekonstruiert. Die Genauigkeit und die Verwendbarkeit wird untersucht und hinsichtlich einer Weiterentwicklung der BTPS diskutiert.
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Hörversuche zur Hörbarkeit von Gehäuseschwingungen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
G. Behler
[A]
Auf der DAGA'05 wurde eine messtechnische Untersuchung an Tieftongehäusen zur Bewertung des Einflusses der Gehäuseschwingung auf den insgesamt abgestrahlten Schall vorgestellt. Hierzu wurden Tieftongehäuse mit unterschiedlichen Wandstärken mit einem Laser-Doppler-Vibrometer allseitig gescannt und die Abstrahlung der Teilkomponenten (Membran, Wandungen) mittels BEM berechnet. Die gefundenen Unterschiede zwischen dicken und dünnen Wandungen waren erstaunlich gering. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass andere Einflüsse (z.B. Hohlraummoden im Gehäuse) einen im Vergleich größeren Einfluss auf das Abstrahlverhalten und den Frequenzgang ausüben. Allerdings wurden keine Hörversuche gemacht, so dass die Frage unbeantwortet blieb, wie sich die zweifelsohne vorhandenen Unterschiede in einem realen Raum für das Gehör auswirken.
Da direkte Hörversuche mit den einzelnen Gehäusen aus verschiedenen Gründen (Umschalten? räumliche Anordnung?) ausscheiden, wurden zunächst mit Hilfe von BEM Übertragungsfunktionen zu einem Feldpunkt berechnet, der für alle Objekte identisch gewählt wurde. Da die Frequenzgänge der Lautsprecher aus der Rechnung nur bis 2500 Hz vorlagen, wurden diese zunächst bis 20 kHz linear erweitert. Weiterhin wurde der Gesamtfrequenzgang mit einem für alle Systeme identischen Korrekturfilter entzerrt. Der hiermit eingestellte Frequenzgang war hierdurch frei von Klangverfärbungen. Mit den Impulsantworten wurden Testsignale gefaltet und über AB-Vergleiche (forced choice) beurteilt. Zusätzlich wurden Paarvergleiche von Kunstkopfaufnahmen der unterschiedlichen Systeme in realen Wiedergabesituationen durchgeführt.
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Dodekaeder-Lautsprecher mit variabler Richtcharakteristik [DAGA 2007 (Stuttgart)]
G. Behler
[A]
Dodekaeder-Lautsprecher sind in der bauakustischen und raumakustischen Messtechnik Standard-Geräte, die für die Anregung von Räumen benötigt werden. Für umfassende Untersuchungen in der Raumakustik reichen die Anforderungen handelsüblicher Lautsprecher kaum aus. Daher wurden im ITA in der Vergangenheit Systeme entwickelt, die eine bessere Abstrahlcharakteristik und einen erweiterten Frequenzbereich zur Verfügung stellen. Manchmal ist eine omni-direktionale Richtcharakteristik jedoch nicht sinnvoll, z.B. bei der Messung des STI, wobei die Richtcharakteristik eines Sprechers benötigt wird. Weitere Anwendungen in der Raumakustik sind schnell gefunden, so z.B. die Messung von Raumimpulsantworten für die Anregung mit bestimmten Instrumenten. Zweifelsohne wäre es wünschenswert, wenn für die verschiedenen Anwendungen nicht eine Vielzahl unterschiedlicher Quellen, sondern eine Quelle mit hinreichend genau einstellbarer Richtcharakteristik verfügbar wäre. Dodekaeder-Lautsprecher besitzen 12 Wandler auf einer Kugeloberfläche, so dass eine erhebliche Variation der Richtcharakteristik möglich ist. Die Schwierigkeit besteht allerdings darin, die komplexen, frequenzabhängigen Gewichtungsfaktoren für die einzelnen Systeme zu bestimmen. Als Zielvorgabe dienen experimentell ermittelte Richtfunktionen von z.B. Musikinstrumenten. Über geeignete Optimierungsverfahren werden die Gewichtungsfaktoren so eingestellt, dass eine minimale Abweichung zwischen Ziel- und Quellfunktion eintritt.
Die Vorgehensweise wird vorgestellt und erste Ergebnisse der Optimierung für einzelne Instrumente und Sprecher werden gezeigt.
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Variable Richtcharakteristik mit Dodekaeder-Lautsprechern [DAGA 2008 (Dresden)]
G. Behler and M. Pollow
[A]
Für die Messung von Raumimpulsantworten sind Dodekaeder-Lautsprecher zur Erzeugung einer möglichst omnidirektionalen Abstrahlung verbreitet. Dabei werden alle Wandler mit dem identischen Signal angesteuert. Verwendet man hingegen für jeden der zwölf Wandler einen unabhängig einstellbaren Kanal, lässt sich durch Variation der Amplituden und Phasen eine bestimmte Abstrahlung erzeugen. Für eine beliebig vorgegebene Richtcharakteristik soll eine optimale Ansteuerung ermittelt werden, die zu einem möglichst geringen Fehler führt.
Ein reiner Superpositionsansatz führt allerdings nicht zu einem korrekten Ergebnis, da sich die einzelnen Wandler gegenseitig beeinflussen. Mit der Zerlegung von sphärischen Funktionen in Spherical-Harmonic Koeffizienten bietet sich aber eine analytische Lösung zur Berechnung der Abstrahlung an. Die akustischen Größen von Druck und Schnelle können dadurch in gewichtete, orthogonale Basisfunktionen aufgespaltet und miteinander verknüpft werden und führen so auf die gegenseitige Beeinflussung der Membranschwingungen. Unter Einbeziehung dieser Wechselwirkungen lässt sich dann ein zwölfkanaliges Quellsignal zur bestmöglichen Annäherung an die gewünschte Ziel-Richtcharakteristik angeben.
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Effiziente Verfahren zur Störgeräuschunterdrückung in Magnetresonanztomographen bei Sprachaufnahmen [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Kob, G. Behler and R. Schnitker
[A]
Die simultane Erfassung von Sprache und der Physiologie der Stimm- und Sprechorgane oder der Hirnfunktion (fMRT) aufgrund von post hoc aus dem Sprachsignal erhobenen Events im Magnetresonanztomograph ist für die Beurteilung der zeitlichen und inhaltlichen Zusammenhänge zwischen dem Stimm- / Sprachsignal und den (f)MRT-Daten von großer Bedeutung. Ein Problem bei der Aufnahme sind besonders bei 3 Tesla MRT's die während des Scans auftretenden, sehr lauten Störgeräusche, die dem Sprachsignal bei einer Aufnahme im Gerät mit vergleichbarem oder sogar höherem Schallpegel überlagert sind. Eine Besonderheit des Scannergeräuschs ist seine mit hoher Reproduzierbarkeit auftretende Periodizität über mehrere Minuten hinweg. Da das Sprachsignal diese Eigenschaft nicht aufweist, kann dieser Unterschied für eine effiziente Reduktion des Störanteils genutzt werden. In diesem Beitrag werden verschiedene Verfahren verglichen, die den Störanteil der Sprachaufnahme reduzieren sollen.
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Multimodale Darstellung natürlicher Schallquellen in virtuellen Umgebungen [DAGA 2008 (Dresden)]
D. Schröder, S. Reuter, G. Behler and I. Assenmacher
[A]
In interaktiven, virtuellen Umgebungen ist eine realistische Repräsentation von natürlichen Schallquellen (z.B. Musikern) notwendig um beim Nutzer eine Akzeptanz der dargebotenen Szenerie hervorzurufen. Um den präsentierten Szenarien eine gewisse Natürlichkeit zu verleihen, z.B. bei der Teilnahme an einer musikalischen Darbietung in einem virtuellen Konzertsaal, müssen zumindest die beiden dominantesten Sinne, das heißt Hören und Sehen, adäquat stimuliert werden. Während bei der visuellen Komponente eine synchrone Bewegung des Musikers zur gespielten Musik gefordert ist, benötigt man für die akustische Komponente die Verknüpfung der Richtcharakteristiken der Schallquellen mit der raumakustischen Echtzeitsimulation. Speziell im Fall des Spielens von Musikinstrumenten, bei denen die akustische Richtcharakteristik stark über den Frequenzbereich variiert und der Betrachter eine gewisse Bewegungscharakteristik vom Musiker erwartet, wird die Glaubwürdigkeit der Simulation natürlicher Schallquellen durch einen solchen multimodalen Ansatz stark erhöht.
Dieser Beitrag beschreibt den Messaufbau für die Extraktion der Quellenrichtcharakteristiken aus einem live eingespielten Musikstück, die Dateninterpolation aufgrund der begrenzten Anzahl von Messkanälen (32 Messkanäle im Vergleich zu 2416 benötigten Messkanälen bei einer 5 Grad Messauflösung), das Marker-basierte Motion Capturing der Musiker und die anschließende Synchronisation von akustischen und visuellen Komponenten.
Behme, G.
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Investigation of high velocity pseudo-SAWs in layered systems by SAFM [DAGA 2000 (Oldenburg)]
E. Chilla, G. Behme and H.J. Fröhlich
[A]
Transversal (PSAW) und quasi longitudinal (HVPSAW) polarisierte akustische Oberflächenwellen haben in den letzten Jahren zunehmendes Interesse für Anwendungen in der Mobilkommunikation gefunden. Auf Grund der sehr hohen Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser Wellen besteht die Hoffnung, hochfrequente Bauelemente bei mehreren GHz realisieren zu können. Eine besondere Schwierigkeit bei der Untersuchung dieser Moden entsteht aus der Tatsache, daß sie nur schwach an die Festkörperoberfläche gebunden sind nur eine sehr kleine Partikelverschiebungskomponente senkrecht zu Oberfläche aufweisen. Damit sind diese Wellen mit herkömmlichen Meßverfahren nur schwer zu detektieren. Wir berichten über erste Ergebnisse zum Nachweis von PSAW und HVPSAW mit akustischer Kraftmikroskopie. Untersucht wurden Schichtstrukturen auf ST Quarz mit der Wellenausbreitung parallel und senkrecht zur kristallographischen X- Achse (Euler Winkel: 0,132.75,0 und 0,132.75,90) und LiTaO4. (90,90,42) Die Phasengeschwindigkeit wurde mit einer hohen lateralen Auflösung ( 1 m) bestimmt. Der Vergleich der Messungen mit der numerischen Berechnung der Phasengeschwindigkeit und der Eindringtiefe ergab eine gute Übereinstimmung.
Behr, T.
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Sollwerte der Nachhallzeit für verschiedene Nutzungsarten [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
T. Behr
[A]
Im Rahmen der Überarbeitung der DIN 18041 (Hörsamkeit in kleinen und mittelgroßen Räumen) wurden bisher in der Planungspraxis verwendete nutzungsabhängige Sollwerte der Nachhallzeit einer kritischen Prüfung unterzogen und z.T. neu festgelegt. Es wird ein Überblick über die Zuordnung vorhandener Räume bekannter akustischer Qualität zu den volumen- und nutzungsabhängigen Sollwerten gegeben. Dabei werden Räume mit unterschiedlichsten Nutzungen berücksichtigt: - Klassenräume - Seminarräume - Musikunterrichtsräume - Musikproberäume (Einzelinstrument/Orchester/Chor) - Hörsäle - Sprechtheater - Musiktheater - Konzertsaal - Kirchen/Sakralbauten - Darbietungsraum für ausschließlich elektroakustische Nutzung (z.B. Revuetheater) Die aktualisierten Anforderungen werden mit den Werten bestehender Räume hinsichtlich der Nachhallzeit bei mittleren Frequenzen und der Einhaltung des Toleranzbereichs verglichen. Diese Übersicht verdeutlicht, für welche Nutzungen eine Änderung der in der Vergangenheit angestrebten Werte der Nachhallzeit wünschenswert erscheint, und wie sich Sollwerte anderer Richtlinien in die vorgeschlagenen Sollwerte für die DIN 18041 einordnen. Das verwendete Datenmaterial stammt u. a. aus im Rahmen des Forschungsprojektes ''Raumakustik in Berliner Sälen'' durchgeführten Messungen und aus der Literatur.
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Der Kuppelsaal - eine Aufgabe für die raumakustische Modellmesstechnik, Teil 1: Entwurfskonzept [DAGA 2005 (München)]
H.-P. Tennhardt, T. Behr and H. Winkler
[A]
Der Kuppelsaal des 1965 in Berlin fertiggestellten Kongress- und Konzertsaales im ''Haus des Lehrers'' am Alexanderplatz mit einem Raumvolumen von 8000 m war nach ca. 3-jähriger raumakustischer Planungszeit an der TU Dresden (verantw. Dr. H. Winkler) für spezielle Nutzungsaufgaben mittels der Simulationsmesstechnik am physikalischen Modell ausgelegt worden. Nach Aufnahme des Ensembles in die Bestenliste des Berliner Bauens 1999 wurde dieses Architekturdenkmal vom Eigentümer und Betreiber (Wohnungsbaugesellschaft Berlin Mitte mbH und bcc Berliner Congress Center GmbH) einer breiten Nutzung als Veranstaltungszentrum überführt (Architekt K.-O. Dahm). Über den gesamten kreisförmigen Raumgrundriss verteilt (also auch im Mittelpunkt), sollen Sprach- und Musikdarbietungen erfolgen, eine Aufgabe, die zur Zeit nur mit Hilfe der Modellmesstechnik lösbar ist. Es werden die raumakustischen Schallfeldstrukturen des Entwurfskonzeptes erläutert.
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Ein Kuppelsaal - eine Aufgabe für die raumakustische Modellmesstechnik, Teil 2: Messergebnisse [DAGA 2005 (München)]
T. Behr, H.-P. Tennhardt and H. Winkler
[A]
Aus den Simulationsuntersuchungen am physikalischen Modell wurden technische Vorschläge abgeleitet und vom Architekten in konstruktiv-gestalterische Lösungen umgesetzt. Seit Eröffnung des Raumes im Herbst 2003 wurden bei den unterschiedlichsten Nutzungsvarianten raumakustische Erfahrungen gesammelt, deren Ergebnissen erläutert werden. Die Raumform einer Halbkugel kann bei zielgerichteter Auslegung der raumakustischen Maßnahmen und guter Zusammenarbeit mit dem Architekten durchaus geeignet sein, eine der Hörerwartung entsprechende Hörsamkeit zu erzielen. Erst wenn dieser Kuppelraum raumakustisch aktiviert und nicht als ''schalltoter'' Raum ausgelegt wird, stimmt das optische Raumerlebnis mit dem akustischen überein.
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Einfluß des Zustandes des Absorbermaterials auf Lärmminderung und Verbesserung der Geräuschqualität durch Kapselung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
D. Schulz, K. Künzel, T. Behr, C. Steiger and M. Koch
[A]
Zur Lärmminderung von Maschinen und Anlagen ist im Rahmen eines Projektes eine Kapsel unter Verwendung des Absorbermaterials REAPOR entwickelt und getestet worden. Für verschiedene Maschinengeräusche wurden neben Pegelminderungen von ca. 20 - 30 dB(A) auch deutliche Veränderungen psychoakustischer Messgrößen wie Lautheit, Schärfe, Rauhigkeit und Tonalität festgestellt. Das Ausmaß dieser Veränderungen hängt maßgeblich vom Zusammenspiel des Spektrums des Geräusches mit dem frequenzabhängigen Absorptionsgrad des Absorbermaterials im Kapselinneren ab.
Im Zusammenhang mit dem Praxiseinsatz dieser Kapseln (z.B. bei Gebläsen auf Kläranlagen) trat u.a. die Frage auf, ob und wie sich der Absorptionsgrad von REAPOR im Vergleich zu anderen bisher verwendeten Materialien bei Verunreinigungen durch Wasser oder Öl ändert. Dabei ist von besonderem Interesse, ob solche Veränderungen reversibel oder irreversibel sind.
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Projektarbeit mit internationaler Beteiligung: Lärmrasterkarte für die Stadt Guaratinguetá [DAGA 2006 (Braunschweig)]
K. Künzel, D. Schulz, H. Santos, J. Gullo, L.M. Santos, T. Behr, M. Sachse and R. Schimmel
[A]
Seit vier Jahren arbeiten Studenten der Fachrichtung Umweltakustik in Mittweida gemeinsam mit Studenten der UNESP in Guaratinguetá an Lärmkarten für brasilianische Städte, in denen sich die Verkehrssituation zu einem ernsthaften Problem ausgewachsen hat. Gegenwärtig sind fünf Studenten, zwei aus Mittweida
in Brasilien und drei aus Brasilien in Mittweida, mit einer Immissionsprognose einschließlich Betroffenheitsanalyse für die an der Magistrale São Paulo - Rio de Janeiro gelegene Universitätsstadt Guaratinguetá befasst.
Die Projektarbeit wird für die brasilianischen Studenten an der Hochschule Mittweida begleitet von Vorlesungen zu ausgewählten Themen der Technischen Akustik, speziell zu Fragen der Schallausbreitung im Freien (Umweltakustik). Für die Datenverarbeitung steht das Programm IMMI der Firma Wölfel zur Verfügung.
Im Vortrag werden Schwierigkeiten bei der Anwendung europäischer Normen auf Länder aus einem gänzlich anderen Kulturkreis aufgezeigt. Im Mittelpunkt steht aber der Nutzen einer solchen Herangehensweise für die Lehre der Akustik.
Behr, W.
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Silent Railway Bridges [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Stiebel, W. Behr, W. Brandl and K. Degen
[A]
The acoustic problems associated with railway bridges have been well known for a long time. When a train runs over a bridge, a noise can be heard to the side of and under the bridge. This noise is called 'bridge-hum'. This effect arises from the vibrations caused during the passage of the train being transmitted into the bridge structure via the rails and the track.
Vibrations are incited in the components of the bridge and consequently noise is emitted. This so-called 'secondary air-borne noise' is particularly distinct in the area of low frequencies.
Up till now, the noise problems associated with railway bridges have been dealt with primarily empirically and experimentally. In spite of the expenditure that has been invested in investigations in the last few years, the familiar noise-reducing measures have not been sufficient in many cases and there are hardly any specifications for the construction of low-noise bridge structures.
Particularly in view of the large variety of bridge designs, the approach adopted by Deutsche Bahn of an effective and cost-efficient combination of experimental investigations with simulations to produce the low-noise bridge is presented in the paper.
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Maßnahmen zur Reduzierung des Brückendröhnens [DAGA 2005 (München)]
D. Stiebel, W. Behr, W. Brandl and K. Degen
[A]
Die akustische Problematik von Eisenbahnbrücken beruht darauf, dass die Brückenkonstruktion während der Überfahrt eines Zuges sekundären Luftschall abstrahlt. Da diese zusätzlich zum Rollgeräusch auftretende Lärmkomponente als besonders störend empfunden wird, besteht großes Interesse an wirkungsvollen Maßnahmen zur Reduktion des Brückendröhnens.
Bei der DB AG wurden seit den 60er Jahren ausführliche Messungen zur Schallabstrahlung von Eisenbahnbrücken durchgeführt. Mit Hilfe dieser Untersuchungen wurden Maßnahmen entwickelt, die zur Reduktion des Brückendröhnens geeignet sind und bereits heute im Netz der DB AG zur Lärmvorsorge und Lärmsanierung eingesetzt werden. Ihr Einsatz wird sich voraussichtlich noch erhöhen, da Maßnahmen zur Reduktion des Brückendröhnens in der überarbeiteten Berechnungsvorschrift ''Schall 03'' berücksichtigt werden sollen.
Die durchgeführten Untersuchungen zeigten aber auch, dass die Messergebnisse nur bedingt von einem Brückentyp auf einen anderen übertragen werden können. Vor dem Hintergrund der heute vorhandenen Vielzahl von Brückentypen ist daher eine umfangreiche Optimierung der Maßnahmen mittels Messungen nicht möglich. Daher wurde im Jahr 2003 das DB-interne Projekt ''Leise Brücke'' gestartet, in dem die Schallabstrahlung von Brücken mittels einer Kombination von Messungen und Simulationen optimiert werden soll. Die Berechnung der Schwingungsanregung einer Brücke erfolgt dabei mittels eines Impedanzmodells (Programm RIM-B), die Simulation der Schallabstrahlung bei niedrigen Frequenzen mittels der Finiten-Elemente-Methode (Programme ANSYS und SYSNOISE) und bei hohen Frequenzen mittels Statistischer Energieanalyse (Programm AutoSEA2). Das Projekt wird bis Ende 2005 laufen.
Der Beitrag beinhaltet die Vorstellung und Diskussion der im Netz der DB AG eingesetzten Maßnahmen. Weiterhin soll mittels Vergleichen von Mess- und Simulationsergebnissen die Einsetzbarkeit der Simulation für die Reduktion des Brückendröhnens aufgezeigt werden.
Behrends, J.
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Ein System zur Bildanalyse des menschlichen Vokaltraktes [DAGA 2003 (Aachen)]
J. Behrends, A. Wismüller and P. Hoole
[A]
Die Magnetresonanztomographie (MRT) als modernes Schnittbildverfahren in der medizinischen Diagnostik ermöglicht die in vivo Analyse der dreidimensionalen Struktur des menschlichen Vokaltraktes. Innovative Methoden zur computerunterstützten Bildanalyse und automatischen Mustererkennung ermöglichen hieraus die Gewinnung akustisch-artikulatorischer Modelle als einen wesentlichen Beitrag zur Grundlagenforschung in der Phonetik und zur Konstruktion technischer Systeme für die Sprachsynthese. Hierzu werden MRT-Untersuchungen während des Phonationsaktes in unterschiedlicher Schnittführung durchgeführt. Die anatomisch korrekte Registrierung dieser Daten durch ''Automated Image Registration'' (AIR, Woods 1998) ermöglicht die hochpräzise 3D-Rekonstruktion des VoDie Magnetresonanztomographie (MRT) als modernes Schnittbildverfahren in der medizinischen Diagnostik ermöglicht die in vivo Analyse der dreidimensionalen Struktur des menschlichen Vokaltraktes. Innovative Methoden zur computerunterstützten Bildanalyse und automatischen Mustererkennung ermöglichen hieraus die Gewinnung akustisch-artikulatorischer Modelle als einen wesentlichen Beitrag zur Grundlagenforschung in der Phonetik und zur Konstruktion technischer Systeme für die Sprachsynthese. Hierzu werden MRT-Untersuchungen während des Phonationsaktes in unterschiedlicher Schnittführung durchgeführt. Die anatomisch korrekte Registrierung dieser Daten durch ''Automated Image Registration'' (AIR, Woods 1998) ermöglicht die hochpräzise 3D-Rekonstruktion des Vokaltrakts in isotroper Auflösung. Nach halbautomatischer Segmentierung zur Extraktion des Ansatzrohres mittels 3D Region Growing nach Einsetzen computertomographischer Datensätze von Gebissabdrücken wird durch eine selbstorganisierende 1D-Merkmalskarte (Kohonen 1988, Der 1998) eine gekrümmte Mittellinie errechnet, wodurch der Vokaltrakt durch eine Kaskade von Zylindern charakteristischer Querschnittsflächen als Areafunktion approximiert werden kann. Dadurch ist ein dreidimensionaler Verlauf der Mittellinie gewährleistet, der Asymmetrien des Vokaltraktes besser Rechnung tragen kann als herkömmliche Verfahren auf Basis mittsagittaler MRT-Schnitte. Die in vivo MRT-Analyse des menschlichen Phonationsaktes liefert somit wertvolle Erkenntnisse an der Nahtstelle zwischen akustischer Phonetik, medizinischer Diagnostik und digitaler Bildverarbeitung. kaltrakts in isotroper Auflösung. Nach halbautomatischer Segmentierung zur Extraktion des Ansatzrohres mittels 3D Region Growing nach Einsetzen computertomographischer Datensätze von Gebissabdrücken wird durch eine selbstorganisierende 1D-Merkmalskarte (Kohonen 1988, Der 1998) eine gekrümmte Mittellinie errechnet, wodurch der Vokaltrakt durch eine Kaskade von Zylindern charakteristischer Querschnittsflächen als Areafunktion approximiert werden kann. Dadurch ist ein dreidimensionaler Verlauf der Mittellinie gewährleistet, der Asymmetrien des Vokaltraktes besser Rechnung tragen kann als herkömmliche Verfahren auf Basis mittsagittaler MRT-Schnitte. Die in vivo MRT-Analyse des menschlichen Phonationsaktes liefert somit wertvolle Erkenntnisse an der Nahtstelle zwischen akustischer Phonetik, medizinischer Diagnostik und digitaler Bildverarbeitung.
Behrendt, R.
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Vergleichende Untersuchungen von laserinterferometrischen und Beamforming-Verfahren zur Schallfeldvisualisierung [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Behrendt, J. Schell and A. Dittmar
[A]
Wie die akustischen Beamforming-Verfahren hat die Methode mittels scannender
Laser-Doppler-Vibrometer Schallfelder zu visualisieren Eingang nicht nur in den
Laborbetrieb, sondern auch im Bereich industrieller Prüfplätze gefunden. Dabei
wird bei dem Laserverfahren die (Schall-) Druckabhängigkeit der optischen Brech-zahl ausgenutzt, wodurch ein virtuelles Weg- oder Geschwindigkeitssignal im
Vibrometer erzeugt wird. Verfahrensbedingt eignet sich das Scanning-Vibrometer nicht für die flächenhafte Visualisierung von einmalig transienten Vorgängen.
Bei periodisch oder zumindest wiederholt auftretenden Druckschwankungen können
dagegen sogar Turbulenzen visualisiert werden. Im Gegensatz zu den rein akustischen Verfahren der Schallfeldvisualisierung ist man bei dem laseroptischen Verfahren bezüglich Frequenzbereich und Ortsauflösung kaum Einschränkungen
unterworfen. Der experimentelle Vergleich mit rein akustischen Beamforming -Verfahren zeigt, dass das laseroptische Verfahren eine deutlich höhere Ortsauflösung, Dynamik aufweist und auch größere Frequenzbereiche abdeckt.
Unterschiedliche Ansätze sowohl zur Numerischen als auch experimentellen
Bestimmung absoluter Schalldruckverläufe werden gegenübergestellt.
Eine besondere Beachtung findet dabei die Auswahl einer geeigneten Referenz-
Punktmessung sowie die Erfassung der 3D-Schallausbreitung.
Behrens, T.
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Der ‚Kommunikations-Akustik-Simulator’ im Oldenburger ‚Haus des Hörens’ [DAGA 2005 (München)]
T. Behrens
[A]
Im Oldenburger ,Haus des Hörens' wurde in einem teilbaren Seminarraum der sogenannte ,Kommunikations-Akustik-Simulator' (K-A-S) realisiert. Dem Raum werden dabei variable, elektronisch erzeugte Hörsamkeiten aufgeprägt, die innerhalb einer definierten Aktionsfläche als natürliche, interaktive akustische Umgebungen wahrgenommen werden. Hierbei werden spezifische Nachhall- und Frühreflexionsmuster generiert.
Hauptnutzung sind kommunikationstechnische Untersuchungen (z.B. auch mit Gehörgeräteträgern) unter definierten, variablen akustischen Umgebungsbedingungen hinsichtlich der raumakustischen Eigenschaften und der Hintergrund-Geräuschsituation.
Der Beitrag geht auf die Konzeption der dort entstandenen Anlage, die erreichten akustischen Eigenschaften und die Einbindung an Medientechnik und -steuerung ein.
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Zu akustischen Problemlösungen in 'gläserner Architektur' [DAGA 2008 (Dresden)]
T. Behrens and W. Ahnert
[A]
Bauen mit hohem Anteil an Glasflächen, speziell auch im denkmalgeschützten Bestand, stellt besondere Anforderungen an die Lösung raumakustischer und beschallungstechnischer Aufgabenstellungen. Die zu erhaltende optische Transparenz, große Volumina mit hohen Nachhallzeiten und Probleme der geometrischen Raumakustik stehen hierbei im Vordergrund.
Verschiedene in den letzten Jahren bearbeitete Bauprojekte (Schlüterhof DHM Berlin, Glashof Jüdisches Museum Berlin, West-Ost-Halle Hauptbahnhof Berlin und weitere) mit unterschiedlichsten Problemstellungen und Lösungsansätzen werden vorgestellt und diskutiert.
Beier, M.
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Schallquellen des Schienenverkehrs [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Beier
[A]
Die Schallemission von Zügen setzt sich aus den Anteilen Traktionsgeräusch, Rollgeräusch und aerodynamisches Geräusch zusammen. Diese Geräuschanteile lassen sich spektral durch ihre Schallleistung beschreiben, durch ihre Geschwindigkeitsabhängigkeit und Richtcharakteristik, durch verantwortliche Anregungsmechanismen und ihre nur zum Teil fahrzeugspezifische Position. Sind diese Daten bekannt, dann sind sehr genaue Vorhersagen des Schienenverkehrslärms unter verschiedenen Ausbreitungsbedingungen möglich. Eine geeignete Zusammenfassung der zahlreichen Schallquellen zu wenigen äquivalenten Schallquellen soll die Schallquellenbeschreibung vereinfachen. In diesem Vortrag wird der in HARMONOISE zusammengetragene und erarbeitete Wissensstand der Schallquellenbeschreibung vorgetragen.
Beimel, B.
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FFT-Filterbänke für Hörgeräte-Anwendungen - Reduktion von Zeitbereichs-Aliasing [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
U. Raß, B. Beimel and G.H. Steeger
[A]
Moderne Störgeräusch-Reduktionsverfahren für Hörgeräte arbeiten effizienter, wenn die Mikrofonsignale mit hoher Frequenzauflösung analysiert werden. Die Bandbreite der Frequenzkanäle sollte sich dabei an den effektiven auditorischen Filtern des Gehörs orientieren. Um Probleme mit synchronem Lippenlesen oder Echos durch Direktschallanteile zu vermeiden, sollte die Signalverzögerung so gering wie möglich, jedenfalls kleiner als 20 ms sein. Eine weitere erhebliche Restriktion des Filterbank-Designs stellt die benötigte Rechenleistung und Chip-Fläche dar. Durch modernste Chip-Technologien lassen sich nun hochauflösende Filterbänke, die diesen Anforderungen genügen, in Hörgeräten realisieren. Die geringe Bandbreite der einzelnen Frequenzkanäle erlaubt eine Reduktion der Abtastfrequenz. Dadurch verringert sich die benötigte Rechenleistung zur Berechnung der Störgeräusch-Reduktionsalgorithmen mit dem Faktor der Unterabtastung. Es sind damit Verfahren hoher Komplexität realisierbar. Die Signalverarbeitung mit verschiedenen Abtastfrequenzen in einem realen System erzeugt Signalverzerrungen. Diese so genannten Aliasing-Komponenten entstehen z.B. durch endliche Flankensteilheiten der Filter oder durch begrenzte Wortlängen. Sie können für ein gegebenes Filterbanksystem durch entsprechende Auslegung und Maßnahmen so minimiert werden, dass sie nicht mehr störend wirken oder sogar unhörbar werden. In diesem Beitrag werden Aliasing-Verzerrungen einer FFT-basierten Filterbank und einer Multiraten-Filterbank verglichen und hinsichtlich der Anwendung in Hörgeräten bewertet. Filterbänke auf Basis einer FFT-Transformation haben den Vorteil, dass sie mit relativ geringem Rechenaufwand realisiert werden können. Die berechneten Frequenzkanäle besitzen konstante Bandbreite und können durch geeignete Zusammenfassung den auditorischen Filtern angepasst werden. Multiraten-Filterbänke besitzen den Vorteil einer kürzeren Signalverzögerung, allerdings bei erhöhtem Rechenaufwand.
Bein, B.
Beissner, K.
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Tragbares Leistungsnormal für die Ultraschall-Physiotherapie [DAGA 2006 (Braunschweig)]
K. Beissner
[A]
Ultraschall-Physiotherapie ist eine weit verbreitete medizinische Anwendung. In Normen ist festgelegt, dass zur Charakterisierung des abgegebenen Ultraschallfeldes die in Wasser ermittelte Ultraschallleistung anzugeben ist. Entsprechende Messgeräte, die meistens auf dem Schallstrahlungskraft-Prinzip beruhen, unterliegen dem Qualitätsmanagement. Zur Erleichterung und Verbesserung der Rückführung wurde in einer internationalen Kooperation und von der EU gefördert ein tragbares Ultraschall-Leistungsnormal (PPS) entwickelt und erprobt. Teilnehmer am Projekt neben der PTB waren TNO/NL (Koordinator), NPL/UK und CSIRO/Australien. Jeder Teilnehmer erhielt eine Ausführung des PPS. Wesentliche Teile des Gerätes sind das Versorgungsgerät (Konsole) und die Ultraschallwandler, die auf Ultraschall-Therapieköpfen basieren. Die abgegebene Ultraschallleistung aller verwendeten Konsolen und Wandler wurde mit der primären PTB-Schallstrahlungskraftwaage ermittelt. Das für die PTB selbst bestimmte Exemplar wurde darüber hinaus über einen Zeitraum von etwa 18 Monaten auf seine Konstanz hin überprüft. Während dieses Zeitraums wurde das Gerät auch zu drei Anwendern (zwei Hersteller von Therapiegeräten, ein Testhaus) in Deutschland geschickt, um es auf seine Praxistauglichkeit hin erproben zu lassen. Die von den Anwendern berichteten Erfahrungen wurden für Verbesserungen genutzt. Das Gerät steht jetzt Interessenten gegen Gebühr zur Verfügung.
Beitelschmidt, M.
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Messtechnische Untersuchung der Schallentstehung an überströmten Strebenmodellen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
A. Zeibig, T. Windisch and M. Beitelschmidt
[A]
Im Rahmen des Projektes Akusim erfolgte die Entwicklung von Methoden zur numerischen Simulation von überströmten Fahrzeugstrukturen. Für den Vergleich der verschiedenen numerischen Algorithmen und auch zur Validierung mit messtechnischen Untersuchungen wurden verschiedene Referenzobjekte festgelegt, u. a. eine überströmte Strebenstruktur, welche aus einem Halbzylinder mit angesetztem Heckdreikant bestand. Durch die Variation der Heckdreikantlänge konnten verschiedene Fälle der Umströmung und auch der Schallabstrahlung untersucht werden.
In den numerischen Simulationen wurden zusätzlich zu den erwarteten strömungsmechanischen Mechanismen der KARMANschen Wirbelstrasse und der turbulenten Überströmung auch strömungsmechanisch-akustische Rückkopplungsphänomene prognostiziert. Diese Rückkopplung war besonders ausgeprägt für den Fall der auf den Zylinderdurchmesser normierten Heckdreikantlänge von l/d=4 und wurde auf einen Mechanismus zurückgeführt, der erstmals von ROSSITER am überströmten Hohlraum beschrieben wurde.
Die Ergebnisse der messtechnischen Untersuchungen, welche in diesem Vortrag vorgestellt werden, bestätigten diesen Zusammenhang: Für den Fall l/d=4 konnte in den Spektren von Wanddruckschwankungen und Schalldruck zusätzlich zur Komponente der KARMANschen Wirbelstraße auch eine zweite Schwingungsform gefunden werden, welche mit der analytisch nach ROSSITER berechneten Schwingfrequenz korrespondiert. Das Auftreten der beiden verschiedenen spektralen Maxima ist stark abhängig vom Tripping der Grenzschicht und damit von der Anregung zusätzlicher Turbulenz. Anhand der Messergebnisse von Wanddruckschwankungen und Fernfeldschalldruck sollen diese Phänomene dargestellt und erläutert werden. Auch die Ergebnisse von Korrelationsuntersuchungen, welche in diesem Vortrag präsentiert werden, bestätigen die Existenz zweier parallel ablaufender Quellmechanismen. Zur Bestimmung der Lage der Quellgebiete wurden Arraymessungen eingesetzt.
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Strukturoptimierung von Eisenbahn-Radsätzen nach schwingungs- und schalltechnischen Kriterien [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Beitelschmidt, D. Stüwing and V. Quarz
[A]
Der störende Lärm von Eisenbahnfahrzeugen entsteht in erster Linie im Rad-Schiene-Kontakt. Die dort eingebrachten Schwingungen breiten sich in Strukturbaurteilen aus, bis sie schliesslich von schwingenden Flächen als Luftschall abgestrahlt werden. Verringert man zielgerichtet die Modendichte einzelner Bauteile in dem geannten Ausbreitungspfad, kann letztlich der abgestrahlte Schall deutlich verringert werden.
Ein schalloptimierter Radsatz hat einen breiten resonanzfreien Betriebsbereich, in dem die am häufigsten vorkommenden Riffelwellen keine Schallpegelspitzen erzeugen. Erregungen an den Grenzen des Betriebsbereiches bei 440 Hz bzw. 1100 Hz können nicht grundsätzlich ausgeschlossen werden. Dafür können einfache Dämpfer in den Radkranz eingebaut werden, z.B. ein Sprengring in einer Nut an der Innenseite des Radkranzes.
Im Beitrag wird auf das bereits technisch als Prototyp realisierte und erfolgreich getestete Wellstegrad sowie Weiterentwicklungen auch unter thermischen und mechanischen Betriebsrandbedingungen eingegangen.
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Beamforming an bewegten Objekten im Zeitbereich [DAGA 2008 (Dresden)]
G. Zechel, A. Zeibig and M. Beitelschmidt
[A]
In diesem Vortrag wird ein einfacher Algorithmus zum Beamforming im Zeitbereich vorgestellt, welcher die Ortung von Schallquellen an bewegten Objekten ermöglicht.
Dabei wird die Korrektur des durch die bewegte Quelle verursachten Dopplereffekts und der Schalldruckamplituden unter Annahme der Ausbreitung von Kugelwellen berücksichtigt. Möglichkeiten zur Reduzierung der Rechenzeit und des Speicherbedarfs werden aufgezeigt. Die Funktionsweise wird anhand von Messergebnissen aus Laborversuchen und an realen Fahrzeugen demonstriert.
Beitz, T.
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Beurteilung von Betätigungsgeräuschen im PKW mit dem Semantischen Differenzial und in einem Präferenzpaarvergleich [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Buss, J. Rausch, T. Beitz and R. Weber
[A]
Die akustische Rückmeldung über eine erfolgreich oder nicht erfolgreich durchgeführte Mensch-Maschine-Interaktion in einem Fahrzeug spielt eine wichtige Rolle für die Orientierung des Fahrers. Zu diesen akustischen Rückmeldungen zählen auch die sogenannten Betätigungsgeräusche. Diese lassen sich zum Einen auf einer Dimension angenehm-unangenehm beurteilen. Zum Anderen lässt ihre Analyse durch das Gehör Rückschlüsse auf die initiierte Aktion und ihren Verlauf zu. Für die Analyse der verschiedenen Wahrnehmungsdimensionen von Zentralverriegelungsgeräuschen wird ein semantisches Differenzial eingesetzt und die Ergebnisse werden mit den Resultaten eines Paarvergleichstests zur Präferenz der Geräusche verglichen. Die Verriegelungsgeräusche sind mit einem Kunstkopf aufgenommen worden und sie werden den Versuchspersonen im Originalpegel über Kopfhörer in einer geräuschgedämmtem Kabine dargeboten. Die Tests werden für jede Versuchsperson an zwei verschiedenen Terminen durchgeführt, wobei die eine Hälfte der Versuchspersonen mit dem Präferenztest beginnt und die andere mit dem semantischen Differenzial. Im Vortrag werden die Faktoren des semantischen Differenzials vorgestellt zusammen mit den Ergebnissen des Paarvergleichstests, der unter anderem mit der BTL-Methode ausgewertet wurde.
Bejčková, E.
Bel Hadj Salah, H.
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Numerical BEM/FEM formulation applied to plane wave diffraction by elastic inclusion [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Soua, H. Bel Hadj Salah, M. Ben Tahar and A. Dogui
[A]
Dans beaucoup d'applications en contrôle non destructif par ultrasons ou en géophysique, on est amené à étudier l'interaction d'une onde élastique avec une hétérogénéité localisée.
Le résultat de cette interaction peut donner des informations sur l'hétérogénéité (géométrie, matériau, emplacement, effet de concentration de contrainte dynamique, ect..). Pour une géométrie simple, il est possible de traiter ce problème d'une manière analytique ou quasi- analytique (méthodes basées sur la décomposition en ondes planes, méthodes modales), dans les autres cas les méthodes numériques sont les plus adaptées. Plusieurs techniques ont été utilisées : méthode des éléments finis, méthode des différences et méthode des éléments finis de frontières basées sur les représentations intégrales. Chacune de ces méthodes est mieux adaptée à une configuration donnée de ce problème.
Nous présentons dans ce travail une méthode couplée éléments finis / éléments finis de frontières pour étudier la diffraction d'une onde élastique incidente émise dans un milieu élastique homogène et isotrope par une hétérogénéité localisée. L'utilisation d'une méthode d'éléments finis de frontière, déterminée à partir d'une formulation intégrale indirecte, permet de bien prendre en compte la condition de rayonnement à l'infini lorsque le domaine élastique homogène est non borné. Pour palier à sa limitation aux milieux homogènes, on lui associe une méthode d'éléments finis qui est plus appropriée pour modéliser les hétérogénéités et les anisotropies localisées. Nous appliquons cette formulation à des problèmes plans.
On présente quelques applications qui mettent en évidence l'effet de la géométrie, de la rigidité relative et des dimensions pour différents types d'inclusion sur le champ diffracté.
Belgroune, D.
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A Pulsed Technique for the Measurement of the Ultrasonic Attenuation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Djelouah, A. Oudina, H. Khelladi and D. Belgroune
[A]
In the ultrasonic techniques usually used for the measurements of the attenuation, correcting terms are often introduced in order to minimise the diffraction effects.
Here, we take advantage of the particularities of the transient mode in order to deduce the attenuation coefficient by using the plane wave model without using any diffraction correcting term.
First, a theoretical model of the diffraction of ultrasonic waves propagating in viscous media, is developed by using the formulation of the diffracted field under the form of a convolution. It is shown that that when a rigid target of small size is placed near a transducer, the detected reflected wave consists of three impulses. Only, the first of these impulses corresponds to a plane wave coming from the projection of the target on the surface of the transducer. The others results from the diffraction from the edge of the radiating source.
The method principle consists in obtaining the attenuation coefficient after selecting only the first impulse which corresponds to the plane wave, avoiding thus any corrective diffraction term.
Some experimental results obtained with glycerine, paraffin oil and castor oil at different temperatures will be presented and compared with the values obtained by other techniques.
The principal advantage of this method is that the measurements are carried out in the near field of a plane transducer, thus avoiding the encountered problems of alignment when the measurements are made in the far field, and the attenuation is determined over a wide frequency band with only one measurement.
Belhoula, K.
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Integration von Spracherkennung in einem automotive multimedia system [DAGA 2002 (Bochum)]
K. Belhoula
[A]
Der Bedarf an Spracherkennung im Fahrzeug steigt mit dem Einsatz
von modernen Multimediasystemen. Solche Systeme beinhalten eine
Fülle von Applikationen, die mit herkömmlichen Eingabegeräten
schwer zu bedienen sind. Im Rahmen des EU-Projektes INFORM wurde
eine JAVA-basierende Multimedia-Plattform entwickelt, die es
erlaubt, Dienste, die von verschiedenen Dienstanbietern angeboten
werden, zum Fahrzeug zu übertragen und zu installieren. Kern der
Mensch-Maschine-Schnittstelle im Fahrzeug bildet ein
Spracherkennungssystem, das für die Bedienung aller
Applikationen eingesetzt wurde. In diesem Beitrag wird die
Einbindung der Spracherkennung in das Fahrzeug-Terminal erläutert.
Den Ausgangspunkt bildet ein sprecherunabhängiger Spracherkenner
mit einer herstellerspezifischen Schnittstelle. Um die
Austauschbarkeit der Spracherkenner zu gewährleisten, wurde eine
standardisierte JAVA-Schnitstelle implementiert. Ein
Spracherkennungsdienst, der die Priorisierung zwischen den
Plattformapplikationen berücksichtigt, wurde entwickelt.
Belis, R.
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ASAM-ODS: Praxisgerechte Implementierung bei GM [DAGA 2006 (Braunschweig)]
R. Belis
[A]
Die Kundenanforderungen und deren Erwartungen an heutige Produkte zwingen die
Unternehmen die Entwicklungszyklen auf die sich schnell verändernde Marksituation anzupassen. Um dem gerecht zu werden, ist es unerlässlich sich bei der Auswahl der geeigneten Werkzeuge einen maximalen Freiraum zu bewahren. Allerdings verhindern die verschiedenen Datenformate dieser Werkzeuge den einfachen Umstieg von einem Zulieferer auf einen anderen oder führen dazu, dass die Informationen über Schnittstellen weitergegeben werden müssen um dann von den unterschiedlichen Applikationen während des Entwicklungsprozesses verarbeitet zu werden.
GM hat sowohl für die Daten, als auch für deren Dokumentation (z.B. welche Fahrzeugkonfiguration wurde beim Erstellen welcher Daten verwendet) den ASAM-ODS Standart eingeführt. Diese Gesamtlösung, basierend auf der LMS Tec.Manager Software, ermöglicht es, die Daten im Ursprungsformat beizubehalten, solange sich die Daten im aktiven Entwicklungsprozess befinden. Erst wenn die Daten einem größeren Publikum zur Verfügung gestellt werden soll, werden sie in das ASAM-ODS Format konvertiert.
Dieser Vortrag erläutert das Konzept von ASAM-ODS und erklärt, warum und in welcher Form sich GM für die Implementierung der ASAM Lösung entschieden hat.
Bellmann, M.
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System zur realistischen Wiedergabe von Schall und Vibrationen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
H. Remmers and M. Bellmann
[A]
In der Auto- und Flugzeugindustrie ist man zunehmend bemüht, den Komfort und die Qualität im Bezug auf wahrzunehmende Innengeräusche und Vibrationen zu erhöhen. Zur Verbesserung und Qualitätssicherung der Geräusch- und Vibrationssituation in Fahrzeugen bedient man sich sehr häufig der Urteile erfahrener subjektiver Prüfer. Ein direkter Vergleich unterschiedlicher Geräusch- und Vibrationssituationen ist zumeist aber nicht möglich. Aus diesem Grund wurde am Institut für technische und angewandte Physik ein System entwickelt, mit dem die aufgezeichneten Geräusche und Vibrationen, die auf einen Fahrgast einwirken, ''naturgetreu'' wiedergegeben werden können. Dies ermöglicht den direkten Vergleich unterschiedlicher Fahrzeuge bzw. Fahrsituationen. Zur Darstellung der Vibrationen wird das sogenannte ''Vibration Pad'' eingesetzt, auf dem ein Auto- oder Flugzeugsitz montiert ist. Die Schallwiedergabe erfolgt über Kopfhörer und/oder diverse Lautsprecheranordnungen. Über technische Einzelheiten und Anwendungen dieses Systems wird berichet.
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Experimente zur Wahrnehmung von Vibrationen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Bellmann, V. Mellert, C. Reckhardt and H. Remmers
[A]
Der Mensch ist vielfältigen Ganzkörpervibrationen ausgesetzt, die unterschiedlichen Immissionstypen angehören können (Verkehr und Industrie). In realen Situationen treten nicht nur schmalbandige und sinusförmige Vibrationen auf, sondern auch breitbandige Signale mit zufälligem und stochastischem Charakter. Bestehende Normen, wie z.B. die ISO 2631 1/2 [1997,1989], verwenden ausschließlich sinusförmige Anregungen und beschreiben die Grundlagen der Wahrnehmung von Vibrationen in Gebäuden, wie etwa die Perzeptionsschwellen von Ganzkörpervibrationen in alle Raumrichtungen oder die Langzeitwirkung von Vibrationen auf den Menschen. Existierende Literaturdaten zur Vibrationswahrnehmung, z.B. Perzeptionsschwellen [Parsons & Griffin, JSV88; Meloni, 1991) zeigen erhebliche Unterschiede zu den Standardwerten, es sind aber auch starke Abweichungen untereinander zu erkennen, die zum Teil auf die Verwendung von unterschiedlichen Meßmethoden zurückgeführt werden [Griffin, 1991]. Außerdem existieren keine oder nur lückenhafte Angaben in der Literatur zu grundlegenden Fragen der Vibrationswahrnehmung, wie z.B. die Frage nach den JNDs (Just Noticeable Differences) in der Frequenz oder in der Amplitude. Aus diesen Gründen beschäftigt sich diese Untersuchung mit grundlegenden Experimenten zur Vibrationswahrnehmung mit sinusförmigen Signalen. Als Meßmethoden werden Verfahren aus der Psychoakustik verwendet. Es werden die Perzeptionsschwellen für sitzende Probanden in alle drei Raumrichtung im Frequenzbereich von 12,5 bis 80 Hz gemessen, sowie die JNDs in der Amplituden und in der Frequenz bestimmt. Im weiteren werden die Kurven gleicher Vibrationsempfindung [z.B. Griffin, JASA76, Howarth & Griffin, JASA88] (vergleichbar mit Isophone) im selben Frequenzbereich ''psychovibratorisch'' gemessen.
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Wahrnehmungs- und Unterschiedsschwellen von Vibrationen auf einem Kraftfahrzeugsitz [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
I. Baumann, M. Bellmann, V. Mellert and R. Weber
[A]
Zur Erhöhung des Sitzkomforts im Kraftfahrzeug sind Kenntnisse über die Wahrnehmung von Ganzkörper- sowie Sitzvibrationen auf dem Fahrzeugsitz nützlich. Bestehende Normen, wie z.B. die ISO 2631 1/2 [1997,1989], verwenden ausschließlich starre Sitze und sinusförmige Anregungen und beschreiben die Grundlagen der Wahrnehmung von Vibrationen in Gebäuden, wie etwa die Perzeptionsschwellen von Ganzkörpervibrationen. Hingegen existieren keine oder nur lückenhafte Angaben zur Vibrationswahrnehmung in Fahrzeugen. Dieser Beitrag berichtet über Experimente zur Wahrnehmung von Sitzvibrationen im Fahrzeug: Gemessen werden Perzeptionsschwellen und gerade wahrnehmbare Amplitudenunterschiede (JNDL - Just Noticeable Differences in Level) auf einem Fahrzeugsitz eines Mittelklassefahrzeugs. Dieser Sitz ist auf einem ''Sound and Vibration Reproduction System'' im Labor montiert, und sinusförmige Signale im Frequenzbereich von 12.5 bis 100 Hz werden zur Anregung der Shaker verwendet. Im Vortrag werden die Ergebnisse der Schwellenmessungen für 10 Versuchspersonen dargestellt.
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Methoden zur Verbesserung der objektiven Beschreibung subjektiver Qualitätsurteile der Sitz- und Lenkradvibrationen im Fahrzeug [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M. Bellmann, R. Weber, I. Baumann, P. Hillebrand and V. Mellert
[A]
Komfort und Qualität im Bezug auf die wahrnehmbaren Innengeräusche und Vibrationen im Kraftfahrzeug werden nach wie vor subjektiv ermittelt. Professionelle Subjektivbeurteiler mit langjähriger Erfahrung beurteilen im Fahrzeug die Qualität des Dröhnens, die Sitz- und Lenkradvibrationen im Leerlauf bei drei verschiedenen Betriebszuständen: a) ohne Verbraucher, b) mit Verbraucher und c) mit Verbraucher und Klimaanlage (falls vorhanden). In dieser Untersuchung geht es um geeignete objektive Signalparameter, die möglichst hoch mit Subjektivurteilen korrelieren. Deshalb werden parallel zu den Subjektivbeurteilungen die Sitz- und Lenkradvibrationen 16-kanalig und die Geräusche 4-kanalig mit Schwingungsaufnehmern und Mikrofonen (einschließlich Kunstkopf) in unterschiedlichen Fahrzeugen einer Fahrzeugklasse aufgezeichnet. Aus diesen Messsignalen werden auf verschiedene Arten Parameter berechnet. Die vorgenommenen Korrelationsanalysen vergleichen die bisher eingesetzten Messgrößen mit Signalparametern, die nach der ISO 2631-1/2 [1997, 1989] und der ISO 5349 [1986] berechnet werden. Insgesamt zeigt sich, dass die Signalparameter nach der ISO, die die unterschiedlichen Empfindlichkeiten des Menschen für Ganzkörper- sowie Hand-Arm übertragenen Vibrationen berücksichtigen, besser geeignet sind, das subjektive Komfortempfinden quantitativ zu beschreiben als die bisher eingesetzten Messgrößen. Zusätzlich erweist sich der Frequenzbereich um die zweite Motorordnung als wesentlich für die Beurteilung der Lenkrad- und Sitzvibrationen.
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Vergleich des ‚Booming-Indexes’ nach Hatano und Hashimoto mit anderen objektiven Signalparametern zur Charakterisierung der subjektiven Dröhnstärke [DAGA 2002 (Bochum)]
R. Weber and M. Bellmann
[A]
Durch die Anregung von tieffrequenten Moden im Fahrzeuginnenraum kann es zu einem mehr oder weniger ausgeprägten Dröhnen kommen, dass sich negativ auf den akustischen Komfort auswirkt. Deshalb ist die Beurteilung des Dröhnens ein wichtiger Teil der Qualitätssicherung in der Fahrzeugfertigung. In diesem Zusammenhang ist es von Interesse objektive Messparameter zur Verfügung zu haben, die möglichst gut die subjektiv empfundene Ausgeprägtheit des Dröhnens beschreiben können im Sinne eines guten korrelativen Zusammenhanges. In dieser Untersuchung werden verschiedene Pegelmaße mit dem von Hatano und Hashimoto für die Messung des Dröhnens entwickelten ,Booming-Noise Index' hinsichtlich ihrer Korrelationen mit subjektiven Urteilen über Dröhngeräusche verglichen. Dabei zeigt sich, dass man mit gezielten Variationen von Standardpegelmaßen schon zu besseren Messgrößen für den Dröhneindruck kommen kann.
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HEACE: Simulation von Schall und Vibrationen im Kabinensimulator [DAGA 2003 (Aachen)]
R. Weber, I. Baumann, M. Bellmann, S. Buss, P. Faulhaber, N. Freese, E. Groll-Knapp, S. Hallmann, C. König, R. Kruse, T. Leitmann, V. Mellert, H. Remmers, A. Röder, B. Schulte-Fortkamp and M. Trimmel
[A]
Gestiegene Kundenerwartungen an den möglichst unverwechselbaren Klang eines Fahrzeugs und an den akustischen Komfort im Innenraum machen eine aufwendige gehörbezogene Analyse der unterschiedlichsten Geräuschphänomene notwendig. Die akustischen Anforderungen variieren zwischen den verschiedenen Fahrzeugtypen und Klassen und haben längst im Zuge der Objektivierung von subjektiven Geräuschwahrnehmungen und -beurteilungen zu einer bedeutenden Nutzung psychoakustischen Know-Hows geführt. Das betrifft einerseits psychoakustische Messmethodik als auch die Anwendung psychoakustischer Signalparameter auf die Klassifizierung und Quantifizierung verschiedenster akustischer Geräusch- und Klangphänomene. Neben der Globalbeurteilung der Innenraumakustik fallen darunter auch die Bewertung einzelner Teilkomponenten, über deren Funktionsweise der Fahrer akustisch orientiert sein muss. Die Bestimmung der Sprachverständlichkeit im Innenraum bei verschienenen Betriebszuständen, der Klang der qualitätsvermittelnden Türschlaggeräusche, die Analyse der Reifengeräusche und der aerodynamischen Windgeräusche usw. verlangen gehörrichtige Bewertungen und Beurteilungskriterien, um bei der Fahrzeugentwicklung richtige Maßstäbe für die Güte des Modells einsetzen zu können.
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HEACE: Versuchsdesign zur Erfassung der Belastung, der Beanspruchung und des Komforts von Passagieren und Crew in einem Kabinensimulator [DAGA 2003 (Aachen)]
E. Groll-Knapp, I. Baumann, M. Bellmann, S. Buss, N. Freese, S. Hallmann, C. König, R. Kruse, T. Leitmann, V. Mellert, H. Remmers, B. Schulte-Fortkamp, M. Trimmel and R. Weber
[A]
I. Baumann3, M. Bellmann2, S. Buss3, N. Freese3, E. Groll-Knapp4, S. Hallmann3, Ch. König3, R. Kruse3, T. Leitmann1, V. Mellert3, H. Remmers2, B. Schulte-Fortkamp1, M. Trimmel4, R. Weber3 1TU Berlin, 2itap GmbH, 3Universität Oldenburg, 4Universität Wien In einem Kabinensimulator sollen die Auswirkungen variierter und realitätsnaher Umgebungsbedingungen auf die Crew untersucht werden. In diesem Beitrag wird vorgestellt, welche Elemente einer tatsächlichen Flugzeugumgebung während eines simulierten Fluges von Wien nach Alicante mit ''echten'' Passagieren, Flugbegleitern/innen und Piloten realisiert werden. Diese Bedingungen umfassen einmal die objektiven Umgebungsvariablen, wie die simulierten Geräusche, Vibrationen, variiertes Luftklima und die Bewegung (Motion) des Simulators. Zum anderen werden die Belastungen der Kabinencrew und des Piloten zusätzlich durch sehr realitätsnahe Arbeitsabläufe der Flugsituation angenähert und die Wirkungen mit psychologischen, soziologischen und physiologischen Methoden erfasst. Es wird ein Überblick über das Versuchssetting einschließlich des eingesetzten Messinstrumentariums und der erfassten Parameter gegeben. [HEACE wird im EU-Programm GROWTH unter Projekt Nr. GRD1-2001-40118 gefördert].
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Evaluation of vibration perception in passenger cabin [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Bellmann and H. Remmers
[A]
The human body is exposed to various whole-body vibrations from different sources, e.g., at working place in industry or in daily life traffic. The comfort or discomfort caused by interior sound and vibration in a passenger cabin is an important property which became more and more important for the acceptability of transport facilities over the last years, especially in automotive industry. In this study, vibro-acoustic multi-channel recordings are measured in different types of passenger cabins in vehicles and aircrafts. It would be very advantageous knowing the properties of the noise and vibration signals that are fundamental for quality assessments. This study focuses on vibration perception. However, the vibration signals are measured at the man-machine interfaces between the vibrating part of the machine (e.g., the seat) and the human body. On the basis of representative spectra typical vibration characteristics of different types of exposure in cabins are discussed, like relevant frequency and magnitude selectivity aspects. Furthermore, new and reliable possibilities to evaluate and to describe vibration perception in passenger cabins are pointed out. The discussion refers to experiences and results from basic experiments which take into account sinusoidal (deterministic) excitation as well as stochastic broadband stimuli. The benefit is to improve the objective description of subjective (dis-) comfort caused by vibrations. However, the advantage of more and better information and knowledge about the perception of vibrations allows to improve human response to vibration models (HRVM) so that 'comfort' would increase and the annoyance experienced from vibrations would be reduced.
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Influence of frequency and magnitude on the perception of vertical whole-body vibration [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Bellmann, V. Mellert, H. Remmers and R. Weber
[A]
The interest in human response to vibration becomes more and more public because the number of mechanized sources of vibrations in daily life have enlarged and the number of exposed persons has increased. Existing standards, for example, ISO 2631-1/2 (1997, 1989), refer to sinusoidal (deterministic) excitation base on vibration perception in buildings. These standards address, i.e., perception thresholds of whole-body vibrations in all directions or equivalent-comfort contours. Existing data in literature on the perception of sinusoidal whole-body vibration show considerable differences to the present standards. However, data from different laboratories deviate from each other too, probably due to differences of the used psychophysical measurement method. Additionally, incomplete details exist in the literature for basic experiments like difference thresholds (JND). Nevertheless, the benefit of more and better information and knowledge about the perception of vibrations allows to improve human response to vibration models (HRVM) so that 'well-being' would increase and the annoyance experienced from vibrations would be reduced. Furthermore, revised designs and standards could be developed on the basis of improved HRVM and psychophysical data.
In the present study, some results from vertical whole-body vibration perception experiments like perception thresholds, JND in level and frequency, as well as equal-vibration level contours are presented. These data are determined with new and reliable psychophysical measurement methods which minimize the influence of measurement parameters on the results. The experiments are conducted in the frequency range from 5 to 100 Hz.
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Psychophysikalische Untersuchungen zum Gesamtkomfort in Flugzeugkabinen (1/2) - Versuchs- und Rahmenbedingungen - [DAGA 2005 (München)]
M. Bellmann, J. Bastian and R. Weber
[A]
Ziel der Studie ist die Untersuchung des Einflusses physikalisch erfassbaren Umgebungsfaktoren, die bei dem Entwurf von Flugzeugen planbar sind, auf das Komfortempfinden eines Passagiers in einer Flugzeugkabine. Dazu werden neben der physikalischen Erfassung von Umgebungsfaktoren mit psychologischen Methoden (Fragebögen und Beobachtung) die Wirkungen auf den Passagier untersucht. Zu komfortrelevanten Umgebungsfaktoren zählen u.a. der Sitz, das Umgebungsklima (Lufttemperatur, rel. Luftfeuchte, Druck, Luftgeschwindigkeit), Schall und Vibrationen, die Beleuchtung, sowie die Luftqualität. In diesem und dem folgenden Vortrag wird von einer Messkampagne berichtet, die während zweier innereuropäischen Linienflüge durchgeführt wurde. Während des jeweils zweistündigen Hin- und Rückfluges in einer Boeing 737-800 sind für die Charakterisierung des Schallfeldes in der Kabine sowohl Spektren in unterschiedlichen Flugphasen, als auch an unterschiedlichen Orten in der Flugzeugkabine aufgezeichnet worden. Darüber hinaus ist der Pegelverlauf mit einem Schalldosimeters erfasst worden zusammen mit dem Leq und den Linpeak jeweils im 5s Takt.. Zusätzlich zu den akustischen Parametern ist das Umgebungsklima, die Luftqualität und die Beleuchtung, sowie die Sitzumgebung registriert worden. Diese Daten werden in Beziehung zu der Akustik und der jeweiligen Flugsituation gesetzt und diskutiert. (Diese Studie ist Teil des Projektes KATO TP04 (Innovative Kabinentechnologien), das im Rahmen des Luftfahrtforschung und -technologie Programms III des BMWA gefördert wird).
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Passagierkomfort in der Fluzeugkabine-Psychologische Erfassung komfortrelevanter Faktoren (2/2) [DAGA 2005 (München)]
J. Bastian, M. Bellmann and R. Weber
[A]
Passagierkomfort in der Flugzeugkabine (2/2) - Psychologische Erfassung komfortrelevanter Faktoren
J. Bastian, M. Bellmann, R. Weber
Institut für Physik, Fakultät V, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
Ziel der Studie ist die Untersuchung des Einflusses physikalisch erfassbarer Umgebungsfaktoren, die bei dem Entwurf von Flugzeugen planbar sind, auf das Komfortempfinden der Passagiere in einer Flugzeugkabine. Dazu werden neben der physikalischen Erfassung von Umgebungsfaktoren mit psychologischen Methoden (Fragebögen und Beobachtung) die Wirkungen auf die Passagiere untersucht. In diesem Vortrag werden psychologische Auswertungen vorgestellt. Da der Komfort der Passagiere in einem Flugzeug von verschiedenen Parametern beeinflusst wird, werden genauere Einblicke auf das Komfortempfinden in körperlicher und psychischer Hinsicht gegeben. Während des jeweils zweistündigen Hin- und Rückfluges in einer Boeing 737-800 werden innerhalb von drei Flugphasen die Veränderungen des eigenen körperlichen und psychischen Empfindens sowie die Bewertung der Umgebung auf fünf- oder siebenstufigen Ratingskalen erfasst. Generell von Bedeutung ist dabei, welche Faktoren besonders wichtig für das Komfortempfinden sind. Des Weiteren werden zeitliche Effekte unterschiedlicher Umgebungsfaktoren auf das Komfortempfinden untersucht. Dazu werden Fragebögen zu unterschiedlichen Zeiten ausgefüllt. (Diese Studie ist Teil des Projektes KATO TP04 (Innovative Kabinentechnologien), das im Rahmen des Luftfahrtforschung und -technologie Programms III des BMWA gefördert wird).
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Frequenzselektivität bei der Wahrnehmung von vertikalen Ganzkörpervibrationen
M. Bellmann and S. Ewert
[A]
In dieser Studie sind maskierte Detektionsschwellen für vertikale Ganzkörpervibrationen bei sitzenden Versuchspersonen untersucht worden. Dazu wurden zwei grundlegende Experimente durchgeführt. In einem ersten Versuch sind Detektionsschwellen für eine 8 Hz Sinusvibration (Signalvibration) bestimmt worden in Anwesenheit eines sinusförmigen und eines schmalbandigen Rauschmaskieres. Dieses Experiment ist mit drei verschiedenen Amplituden der Maskierungsvibration durchgeführt worden. Die Bandbreite des Maskierers beträgt konstant 2.8 Hz und entspricht einer Bandbreite von 1/2 Oktave in Relation zu der Signalvibration bei 8 Hz. Für beide unterschiedlichen Maskierer steigen die Detektionsschwellen erwartungsgemäß proportional zur Amplitude des Maskierers an (Webersches Gesetz). In einem zweiten Versuch sind die Masked-Threshold Patterns (MTP, auf Deutsch: maskierte Schwellenmuster), die die Signalvibrationsschwellen in Abhängigkeit der Maskierungsvibrationsfrequenz darstellen, bestimmt worden für Signalfrequenzen von fs = 4, 8, 16 und 32 Hz. Das Maskierungssignal ist dabei ein schmalbandiges 1/2 oktavbreites Gaußsches Vibrationssignal mit einer Mittenfrequenzen fc, die im Bereich von 4 bis 64 Hz variiert worden ist. Zusätzlich sind die absoluten Perzeptionsschwellen (in Abwesenheit eines Maskierers) für die Signalvibrationen ermittelt worden. Die MTPs weisen eine ausgeprägte Bandpassform auf mit einem Peak bei der die Signalfrequenz gleich der Mittenfrequenz des Maskierers beträgt (fs = fc). Die Ergebnisse lassen vermuten, dass eine breit abgestimmte frequenzselektive Verarbeitung der Ganzkörpervibrationen beim menschlichen Vibrationsempfinden existiert. Auf der Grundlage der o.g. Ergebnisse wird eine generelle Struktur eines Human Response to Vibration Modells (HRVM) vorgestellt und diskutiert.
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Psychophysikalische Untersuchungen zur Wahrnehmung von Sitzvibrationen im Labor [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Bellmann and R. Weber
[A]
Die subjektive Beurteilung der Lenkrad- und Sitzvibrationen, sowie des akustischen Phänomens ''Dröhnen'' von trainierten Personen (sogenannte professionellen Subjektiv-Tester) sind gängige Verfahren zur Qualitäts-sicherung in der Fahrzeugindustrie. In dieser Studie sind grundlegende Versuche zur Wahrnehmung von Sitzvibrationen auf realen Fahrzeugsitzen auf einem Sitzprüfstand im Labor durchgeführt worden. Dabei haben sowohl trainierte als auch untrainierte Versuchpersonen unterschiedliche Sitzvibrationen subjektiv beurteilen. Dabei sind die Abhängigkeit der Beurteilungen vom Beschleunigungspegel, der individuellen Sensitivität auf Ganzkörperschwingungen und die Auswirkung von zusätzlichen akustischen Reizen (Darbietungen) untersucht worden. Alle verwendeten vibro-akustischen Stimuli sind Aufnahmen aus realen Fahrzeugen der Mittelklasse im Leerlauf.
Es stellt sich heraus, dass professionelle Subjektiv-Tester keinerlei signifikanten Unterschiede in der Fähigkeit Ganzkörpervibrationen wahrzunehmen aufweisen. Jedoch ist es nur sehr erfahrenen Versuchspersonen möglich eine subjektive (Qualitäts-) Beurteilung von Sitzvibrationen reproduzierbar abzugeben. Die subjektive Beurteilung der Sitzvibrationen ist unabhängig von der individuellen Perzeptionsschwelle des Probanden. Es zeigt sich jedoch, dass gleiche individuelle Notenunterschiede (kategoriale Unterschiede) auf der gleichen Anzahl von Ebenmerklichkeiten - gerade wahrnehmbaren Unterschieden - im Beschleunigungspegel beruhen, die aneinandergereiht, gerade die Notendifferenz ausfüllen.
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'Cross-modality matching' zwischen Schall- und Vibrationssignalen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
A. Kaufmann, M. Bellmann and R. Weber
[A]
Im alltäglichen Leben ist der menschliche Körper z.B. im Straßenverkehr oder bei der Arbeit verschiedensten Ganzkörpervibrationen ausgesetzt. Oftmals geht die Vibrationsexposition mit einer zeitgleichen akustischen Belastung einher.
Es existieren in der Literatur einige Hinweise, dass Schall mit großer Lautheit die wahrgenommene Stärke von Ganzkörpervibrationen verringert. Jedoch ist dieser Effekt bislang noch nicht systematisch untersucht worden. Aus diesem Grund werden in dieser Untersuchung Kurven gleicher subjektiver Wahrnehmungsstärke zwischen Schall und vertikalen Ganzkörpervibrationen auf einem vibro-akustischen Prüfstand im Labor gemessen.
In den Experimenten werden den Probanden akustisch schmalbandige Rauschsignale mit festen Pegeln und schmalbandige Vibrationssignale mit variablem Beschleunigungspegel dargeboten. Die Probanden haben die Aufgabe, zu entscheiden, welches der beiden Signale stärker ist. In verschiedenen Settings wird der Einfluss der Startbeschleunigungspegel, der Darbietungsreihenfolge des vibratorischen und des akustischen Stimulus und der Referenzpegel des akustischen Stimulus auf die beurteilte Vibrationsstärke systematisch untersucht.
Es stellt sich heraus, dass der im Vergleich zur Lautstärke als gleich stark beurteilte Vibrationspegel deutlich von der Reihenfolge der dargebotenen Schall- und Vibrationssignale abhängt. So zeigt sich u.a., dass die Wahrnehmung des Vibrationssignals stärker durch einen vorher dargebotenen akustischen Stimulus beeinflusst wird als bei einer umgekehrten Darbietungsreihenfolge.
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Vibro-acoustical conditions for cockpit and cabin crew during long-haul flights
M. Bellmann, H. Remmers and T. Kurz
[A]
The environmental conditions (e.g., vibro-acoustical condition) were measured during 12 long-haul flights in the context of the EU project HEACE. The measurements were conducted at the working places of cockpit and cabin crew. However, one main output of the HEACE project is the generation of a Human Response Model - based on ANN (Artificial Neural Network) and statistical approaches - which obtain as input not only the environmental parameters but also additional information from questionnaires and medical data evaluations.
First, this study gives an overview about the above mentioned measurement campaign. The analysis of the environmental recordings is presented thereafter where we are concentrated on the vibro-acoustic aspects. Furthermore, a developed calculation procedure for generating a representative vibro-acoustic input vector for ANN and statistical approaches is shown. One major part of the calculation procedure is the data mining because more than 10 GB of vibro-acoustic were recorded. Additionally, the calculation procedure of the input vector based on psycho-acoustical and -physical aspects. That means that the preprocessing of vibro-acoustic data regards in some kind the human frequency and level resolution of loudness and vibration perception as well as the sensitivity of roughness and sharpness by the auditory system. The length of the ANN input vector is upward/downward sizeable depending on the amount of information included in the time signals, which has perceptional relevance during validation.
[HEACE is funded by the European Community under the 'Competitive and Sustainable Growth' Program, Project Nr. GRD1-2001-40118.]
Präsentation wird auf deutsch gehalten.
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Cross-Modality-Matching für Schall und Ganzkörpervibrationen [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Töpken, M. Bellmann and R. Weber
[A]
In vielen Situationen ist der Mensch sowohl Schall- als auch Schwingungsreizen ausgesetzt. Gibt es eine Beeinflussung der wahrgenommenen Vibrationsstärke durch ein akustisches Signal? Diese Frage wird im Labor mit Reizkonfigurationen untersucht, bei denen ein Schall- und ein Vibrationssignal dargeboten werden. Die Versuchsperson, die auf einem Schwingstuhl sitzt, hat dabei die Aufgabe, die Vibrationsstärke im Vergleich zur Lautstärke des dargebotenen Schalls zu beurteilen. Bei dem Schall handelt es sich um ein Bandpassrauschen mit der Mittenfrequenz um 100 Hz und einer Bandbreite von einer halben Oktave. Der Pegel des Bandpassrauschens wird konstant gehalten. Das Vibrationssignal mit einer Mittenfrequenz von 31,5 Hz ist ebenfalls ein Schmalbandrauschen. Die Wahl der Signale ist angelehnt an bestimmte Situationen in einem Automobil. Das Schallsignal und das Vibrationssignal haben jeweils eine Länge von einer Sekunde und werden weich ein- und ausgeschaltet. Der Parameter, der im Versuch geändert wird, ist der Zeitversatz, mit der beide Signale dargeboten werden. Er ist so abgestuft, dass die Signale mal nacheinander, mal teilüberlappend und mal vollständig überlappend dargeboten werden. Gemessen wird dann im Vergleich zur Lautstärke der Punkt gleicher Vibrationsstärke mit einem AFC-Verfahren. Über die Ergebnisse dieser Versuche wird berichtet.
Ben Tahar, M.
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Numerical BEM/FEM formulation applied to plane wave diffraction by elastic inclusion [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Soua, H. Bel Hadj Salah, M. Ben Tahar and A. Dogui
[A]
Dans beaucoup d'applications en contrôle non destructif par ultrasons ou en géophysique, on est amené à étudier l'interaction d'une onde élastique avec une hétérogénéité localisée.
Le résultat de cette interaction peut donner des informations sur l'hétérogénéité (géométrie, matériau, emplacement, effet de concentration de contrainte dynamique, ect..). Pour une géométrie simple, il est possible de traiter ce problème d'une manière analytique ou quasi- analytique (méthodes basées sur la décomposition en ondes planes, méthodes modales), dans les autres cas les méthodes numériques sont les plus adaptées. Plusieurs techniques ont été utilisées : méthode des éléments finis, méthode des différences et méthode des éléments finis de frontières basées sur les représentations intégrales. Chacune de ces méthodes est mieux adaptée à une configuration donnée de ce problème.
Nous présentons dans ce travail une méthode couplée éléments finis / éléments finis de frontières pour étudier la diffraction d'une onde élastique incidente émise dans un milieu élastique homogène et isotrope par une hétérogénéité localisée. L'utilisation d'une méthode d'éléments finis de frontière, déterminée à partir d'une formulation intégrale indirecte, permet de bien prendre en compte la condition de rayonnement à l'infini lorsque le domaine élastique homogène est non borné. Pour palier à sa limitation aux milieux homogènes, on lui associe une méthode d'éléments finis qui est plus appropriée pour modéliser les hétérogénéités et les anisotropies localisées. Nous appliquons cette formulation à des problèmes plans.
On présente quelques applications qui mettent en évidence l'effet de la géométrie, de la rigidité relative et des dimensions pour différents types d'inclusion sur le champ diffracté.
Benammar, A.
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Defect Detection by Split Spectrum Processing and Discrete Wavelet Transform in Coarse Grains Materials [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Drai, A. Benammar, M. Khelil and A. Benchaala
[A]
In some metallic materials with coarse grains, signal energy is lost due to scattering so the detection of defects by ultrasounds is often difficult. This noise can mask the defect signal and creates a constraint in its detection. It is thus necessary to increase the visibility of the defect by techniques based on the analysis of defect echo spectrum.
The ultrasonic echo nature is nonstationary, this is due to the nonuniform propagation medium and which contains discontinuities, which causes the variation of the frequency of the wave received compared to the emitted wave. This situation can be still complicated if the material has a coarse grains.
In this work, we propose to develop on the first hand, algorithms based on Split Spectrum Processing (SSP) with Q constant method associated to 'Group delay moving entropy' (GDME), on the second hand, we develop a method based on Discrete Wavelet Transform (DWT). These algorithms allow detecting and locating imperfections echoes drowned in the structural noise of materials.
The investigation is performed with known defects echoes with different characteristics (position, amplitude, center frequency and bandwidth). The defect echoes frequency is varied around the frequency of the input signal in order to evaluate, by SNR calculation, the robustness of the detection method. The grain noise signal is generated first, by a simple clutter model which consider the noise, in the time domain, as the superimposed of signal coming from backscatterers in the medium and second, experimentally by a material with a coarse grains.
Benchaala, A.
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Non Destructive Evaluation of Materials Properties by Ultrasounds [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Badidi Bouda, R. Halimi, M. Benzohra, A. Benchaala and S. Lebaili
[A]
The ultrasonic waves, with the matter interaction study, is an increasingly effective tool for qualitative and/or quantitative characterization of industrial materials.
In this article we describe experimental studies, which were the work object at the Welding and Control Center (CSC), based on the measurement of some simple ultrasonic parameters such as propagation velocities and attenuation coefficients of the longitudinal and transverse waves through various samples.
These measurements were taken on samples of suitable nature , shape and dimensions and eventually heat treated in order to obtain the required properties.
The analysis of the obtained results showed that one can determine, by simply measuring the parameters above cited, quantitatively with an appreciate precision:
éæ the second elastic constants of several materials
éæ the width of the heat affected zone (HAZ) of a welding operation which is a representative parameter of the weld quality .
éæ the third elastic constants of some materials if a tensile testing machine is available.
This experimental work, also, shows the possibility to assess the qualitative hardness and grain size [1, 2] of a steel only from its longitudinal velocity wave.
The experimental results obtained are compared with those obtained by classical methods or quoted from the literature, discussed and analyzed in order to develop non destructive techniques for materials characterization by ultrasounds.
[1] A. Badidi Bouda & al Ultrasonic characterization of materials hardness, Ultrasonic, vol.38, 2000, pp224-227
[2] A. Badidi Bouda & al, Grain Size Influence On Ultrasonic Velocities and Attenuation, NDT&E International, in press.
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Defect Detection by Split Spectrum Processing and Discrete Wavelet Transform in Coarse Grains Materials [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Drai, A. Benammar, M. Khelil and A. Benchaala
[A]
In some metallic materials with coarse grains, signal energy is lost due to scattering so the detection of defects by ultrasounds is often difficult. This noise can mask the defect signal and creates a constraint in its detection. It is thus necessary to increase the visibility of the defect by techniques based on the analysis of defect echo spectrum.
The ultrasonic echo nature is nonstationary, this is due to the nonuniform propagation medium and which contains discontinuities, which causes the variation of the frequency of the wave received compared to the emitted wave. This situation can be still complicated if the material has a coarse grains.
In this work, we propose to develop on the first hand, algorithms based on Split Spectrum Processing (SSP) with Q constant method associated to 'Group delay moving entropy' (GDME), on the second hand, we develop a method based on Discrete Wavelet Transform (DWT). These algorithms allow detecting and locating imperfections echoes drowned in the structural noise of materials.
The investigation is performed with known defects echoes with different characteristics (position, amplitude, center frequency and bandwidth). The defect echoes frequency is varied around the frequency of the input signal in order to evaluate, by SNR calculation, the robustness of the detection method. The grain noise signal is generated first, by a simple clutter model which consider the noise, in the time domain, as the superimposed of signal coming from backscatterers in the medium and second, experimentally by a material with a coarse grains.
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Caractérisation de Cibles et Défauts dans les Matériaux par la T.G.D. [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Louni and A. Benchaala
[A]
La détection, la caractérisation et l'identification d'objets cibles ou la localisation de défauts d'homogénéité dans les matériaux ou dans les pièces usinées en industrie, occupent une place fondamentale dans les applications des techniques ultrasonores. L'utilisation de la Théorie Géométrique de la Diffraction (T.G.D.) dans ce domaine est une idée relativement récente. Cette théorie, alliée aux techniques de la spectroscopie ultrasonore, nous a permis de caractériser les dimensions et l'orientation de cibles ou de défauts de différentes formes géométriques, usinés ou insérés dans des matrices d'aluminium.
Les résultats obtenus dans notre travail sont encourageants et montrent tout l'intérêt que peut susciter cette technique de mesure. D'autant plus qu'elle est relativement facile à mettre en uvre et avec des moyens à usage courant.
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Comparative Study of the Weldings NDT Results by Ultrasounds and Radioscopy [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Badidi Bouda, R. Halimi, A. Mebtouche, M. Benzohra, A. Benchaala and S. Lebaili
[A]
Non destructive testing of welded joints, which are the most vulnerable parts in the industrial facilities is requested more and more. The techniques of NDT the most used in these cases is
radiography and the ultrasounds. In this article we were interested in the non destructive testing of joints welded out of stainless steel used regularly for certification of levels I and II NDT operators .These parts contain the most current defects like the cracks, the lacks of fusion which are harmful defects and inclusions which in general are tolerated until a certain concentration.
The ultrasonic inspection was carry out by two methods per contact and in immersion by using transducers of different frequencies. These tests showed that the results on the detection and the dimensioning of certain defects can be influenced by changing the testing method or simply by modifying one or more parameters of control. This can have serious consequences on the result of a control. The samples controlled by ultrasounds were controlled by radioscopy for confirmation and comparison.
Bendel, K.
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Mapping of fluid pressure fluctuations using a scanning Laser-Doppler interferometer [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Gerlach and K. Bendel
[A]
Mapping sound fields can extend the understanding of sound creation and radiation. For an experimental recording of sound fields, pressure, velocity or intensity values have to be gathered at many measurement positions with great effort. However, the presence of the microphones or anemometers may significantly influence the sound field. When investigating aero-acoustic noise sources the sensors may also disturb the flow and additional noise might be produced. These disturbances can be avoided by using Laser-Doppler interferometers. The method is based on the dependency of the refraction index on the local fluid pressure. The optical path length along the laser beam varying with time according to the pressure variations can be detected by Laser-Doppler interferometry. As a reference signal for the phase of the local pressure fluctuations a microphone outside the measurement field or the driving voltage of the sound source can be used. The method described here has been introduced e.g. by Zipser (DAGA '01). As an example, the method will be demonstrated for an industrial application, the ultrasonic field of a car parking aid. The radiation and propagation of the ultrasound and its scattering at a car bumper will be presented.
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Experimentelle Untersuchung der Hydroakustik in Kfz-Leitungssystemen [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Herrmann, T. Haag, L. Gaul, K. Bendel and H.-G. Horst
[A]
In fluidbefüllten Leitungen im Fahrzeugbau wird aufgrund von Pumpenförderung und Ventilbetätigungen Hydroschall erzeugt, der wiederum die Leitungsstruktur sowie angekoppelte Strukturelemente zu Schwingungen anregt. Um unerwünschte Schallemissionen zu minimieren, wird zunächst ein genaues Verständnis über das Systemverhalten und mögliche Übertragungspfade im fluidmechanischen System angestrebt. Dazu wird ein Kfz-Leitungsprüfstand mit einer innovativen Pulsationsquelle vorgestellt und auf das akustische Übertragungsverhalten eines Leitungssystems eingegangen. Die experimentellen Ergebnisse werden mit Simulationen verglichen, die die Fluid-Struktur-Kopplung mit einbeziehen. Dabei kommen Techniken zur Modellreduktion und Substrukturkopplung zum Einsatz, um dreidimensionale Leitungsbewegungen mit Hilfe der Finiten Elemente Methode effizient zu beschreiben. Von besonderem Interesse ist die Auswirkung von Druckpulsationen auf die Leitungsstruktur und Anbauteile. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sollen auf die Verbesserung der Leitungsanordnung und Aufhängung in der Praxis im Hinblick auf Schwingungs- und Geräuschreduktion angewendet werden.
Bender, C.
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Scaling of Stability Limits by Use of Universal Flame Transfer Functions [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Lohrmann, H. Büchner, N. Zarzalis and C. Bender
[A]
For the improvement of the efficiency of gas turbines a further increase of the pressure ratio becomes necessary and therefore, the preheating temperatures of the combustion air are increasing, too. Especially, highly turbulent swirl-stabilized flames, favoured for gas turbine applications, are often prone to self-sustained, periodic combustion instabilities. This increased tendency to the formation of flame/pressure oscillations is primarily caused by high volumetric reaction densities of premixed swirl flames and - consequently - reduced delay times and ''faster'' responses of the flame to disturbances of the mixture mass flow rate. Today, theoretical models for the quantitative prediction of flame dynamics of turbulent premixed flames in dependence on relevant operation parameters are still missing in literature. In particular, the impact of the turbulent burning velocity on the axial position of the main reaction zone and hence, on the delay time of the flame - required for the fulfilment of Rayleighìs phase criterion - can not be predicted quantitatively.
By theoretical considerations of the flame geometry of steady-state turbulent premixed flames a physical model was derived and validated with measurements of flame transfer functions under well-defined forced, pulsating conditions. Now, the model enables to predict the delay times of the flames and consequently, the entire phase angle function j(f) of the turbulent swirl flames in dependence on the relevant operation parameters (e.g. equivalence ratio, thermal load, preheating temperature or fuel type). Thus, it is now possible to scale and predict the stability limits for the formation of periodic combustion instabilities of lean-premixed combustors with swirl-stabilized flames.
-
Calculated and Measured Turbulent Noise in a Strongly Swirling Isothermal Jet [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Habisreuther, C. Bender, H. Büchner and H. Bockhorn
[A]
The most common technique, used for flame stabilization in industrial combustion devices, is the application of highly swirling inflows. As such inflows produce at least one recirculation zone and, in conjunction with that, high velocity gradients and turbulence intensities, swirling flows normally constitute a great source of turbulent noise. Although it is well known that different types of swirl generation result in different radial profiles of circumferential velocity and, as a consequence, different tendency to enhance or suppress turbulent motion, few is known on the dependence of noise generation with respect to the type of swirl generation and burner outlet geometries.
Recent advances in CFD-calculation methods encourage the application of numerical techniques such as DNS and LES for the determination of aerodynamic sound. As a first advance to the problem outlined above, the current investigations show results of LES calculations of a strongly swirling isothermal flow emerging into a combustion chamber compared with measured sound pressure values. Spectra of calculated values of static pressure and velocity show a distinct peak value at a characteristic frequency in the burner nozzle and in the ambient combustion chamber flow. These self sustaining flow instabilities can, similar to frequencies observed in experiments, be correlated to global inflow parameters. In addition to that, experimental investigations are carried out to measure noise characteristics a well as the formation of coherent flow structures, contributing strongly to the overall noise emissions.
Bender, F.
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PPB-Level Organic Gas Detection with Surface Acoustic Wave Based Sensor Systems [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Rapp, K. Lubert, F. Bender and A. Voigt
[A]
A very powerful new analytical sensor system (electronic nose) based on polymer coated surface acoustic wave (SAW) sensors for the detection of even trace levels of organic gases in ambient air has been developed. The system involves an especially developed ultra fast enrichment unit allowing very short sample cycles, typically between 2 and 4 minutes. It increases the sensitivity of the instrument by factors of 1.000-10.000 with respect to the type of analyte and sorbent resin. The sensor system itself is based on a micro array of eight SAW sensors directly integrated into its electronic setup. This leads to low manufacturing costs, small sampling volumes (50l) and to a high time resolution of the chemical responses.
Bendjus, B.
-
Detection of subsurface structures by use of the atomic force acoustic microscopy technique [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Kopycinska-Müller, A. Striegler, B. Bendjus, B. Köhler and N. Meyendorf
[A]
Atomic force acoustic microscopy (AFAM) method is a dynamic enhancement of atomic force microscopy (AFM) technique that is capable of detection and evaluation of elastic properties of materials. The AFAM technique is a contact based method and as such provides information on the samples elastic properties from a certain sample volume compressed under an AFM tip. Therefore, it is possible to use this technique to detect subsurface defects.
Calculations based on theoretical models for contact mechanics indicate that it is possible to detect subsurface structures at depths equal three to five times of the tip-sample contact radius, depending on the mismatch in the elastic modulus of the surface and the defect. Thus, in standard AFAM measurements we can detect defects buried at 50 nm to 150 nm.
A set of nine square membranes 3,7 x 3,7 m large, with thicknesses increasing in 30 nm steps from 30 nm to 270 nm was dry etched in silicon. AFAM images obtained on this sample showed all the membranes. The estimated tip-sample contact radius was approximately 10 nm, which indicates that mechanisms other than contact mechanics were involved in the imaging process.
Bendtfeldt, L.
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Untersuchungen des Schallfeldes in einem MR-Tomographen unter dem Aspekt einer aktiven Lärmminderung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
L. Bendtfeldt and D. Krahé
[A]
Soll innerhalb eines begrenzten Raumes z.B. zum Zwecke der Kompensation eines gegebenen Schallfeldes (Gegenschall) ein definiertes Schallfeld erzeugt werden, so ist die Grenzfläche des Raumes in einem von der Grenzfrequenz abhängigen Höchstabstand mit Schallquellen zu belegen. Wird vereinfachend vorausgesetzt, dass das Schallfeld innerhalb eines kreisförmigen Bereiches (x/y-Ebene) unabhängig von der Höhenkoordinate (z-Koordinate) sein kann (zweidimensionales Feld), so ist die Grenzfläche ein Zylinder mit unendlicher Ausdehnung in z-Richtung. In diesem Fall kann das Schallfeld im Innern des Zylinders durch gerade Linienschallquellen, parallel zur z-Achse in einem Höchstabstand auf dem Kreis in der x/y-Ebene positioniert, vollkommen bestimmt werden. Soll das Schallfeld im Innern nur in der x/y-Ebene oder in einem Bereich mit begrenzter Höhe festgelegt werden, so genügt bei kontrollierbaren Fehlern eine Nachbildung der einzelnen Linienschallquellen durch jeweils eine endliche Anzahl von Punktquellen. Es soll vorgetragen werden, unter welchen Beschränkungen und Bedingungen diese Anzahl zu minimieren ist.
Benecke, W.
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Analytical simulation of silicon condenser microphones [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Junge, L. Tebje, W. Lang and W. Benecke
[A]
G.M. Sessler [1] introduces an electromechanical equivalent circuit diagram for a capacitive transducer with a perforated backplate. This paper describes an extended analytical model for silicon condenser microphones to calculate e.g. receiving and transmitting sensitivity, membrane deflection and input impedance. Electrical and mechanical elements of the transducer can be integrated into the same equivalent circuit employing a transformer.
The membrane is modeled as a spring-mass system using a lumped element approach. In addition, dynamic effects as the mechanical reaction force of the air-gap and flow losses in the air-gap as well as the acoustic holes in the backplate are considered [2].
All essential design parameters of the device are taken into account in the model with a detailed examination of the influence of the parameters on sensitivity and input impedance. Figure 1 shows the equivalent mechanical parts of the device. Finally, an optimized backplate perforation is proposed to minimize flow losses of the air flowing through air-gap and perforation holes [3].
1. G.M. Sessler, Acoustic 1, Lecture, University of Darmstadt, 1998
2. L. Tebje, S. Junge, A. Buhrdorf and W. Benecke, An Analytical Model for Low Frequency Capacitive Ultrasonic Transducers and Condenser Microphones
3rd Workshop on Micromachined Ultrasonic Transducers (MUT 2003), Lausanne, 2003
3. A. Buhrdorf et. al., Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer (cMUT) Array for The Frequency Range Below 500 kHz, Proceedings of the IEEE International Ultrasonic Symposium, 2000, San Juan, Puerto Rico, p.915
Bengler, K.
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Potenzial von MMK-Technologien für zukünftige Fahrzeug-Bedienkonzepte [DAGA 2005 (München)]
K. Bengler
[A]
Die Entwicklung des Automobils ist von Anfang an zwangsläufig mit
Fragen der Bedienung durch den Fahrer und der Darstellung und Wahrnehmung von Informationen verknüpft.
In den letzten Jahrzehnten der Automobilentwicklung nahm die Anzahl von Anzeigen- und Bedienelementen im Fahrzeug deutlich zu. Dieser Prozeß war vor allem durch die Mikroelektronik getrieben, die neue Funktionen vor allem im Komfortbereich ermöglichte.
Die damit verbundenen Ansprüche des Nutzers an den Fahrerarbeitsplatz
lassen sich nur durch die Integration innovativer Technolgien unter Berücksichtigung ergonomischer und psychologischer Erkenntnisse erfüllen. Mittlerweile spielen hier neben der manuell-visuellen Bedienung auch verschiedenste Erkennungstechnologien - häufig unter schierigen Umgebungsbedingungen - eine ausschlaggebende Rolle.
So stellt die zum Beispiel Integration der Sprachverarbeitung einen wesentlichen Bestandteil des iDrive-Konzeptes dar. Sprache ermöglicht direkte Funktionsaufrufe ohne einen Menüpfad zu durchlaufen und trägt damit zur Intuitivität und Bediensicherheit bei. Das Sprachverarbeitungssystem ist sehr zuverlässig und erlaubt eine redundante Bedienung eines breiten Funktionsumfangs.
Ein historischer Überblick und ein Ausblick bezüglich möglicher Interaktionstechnologien der Zukunft zeigen, daß gerade das Automobil eine anspruchsvolle Domäne darstellt für die Entwicklung von Technologien der Mensch Maschine Interaktion.
Benner, L.
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Der Einsatz von Kontrastmitteln in der Transmissions- Sonographie [DAGA 2002 (Bochum)]
O. Keitmann, L. Benner and H. Ermert
[A]
Transmissionssonographische Bilder liefern ähnliche Bildinformationen wie Röntgenaufnahmen, ohne dass jedoch ionisierende Strahlung eingesetzt wird. Die Ultraschall-Transmissionskamera am Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik der Ruhr-Universität Bochum ist echtzeitfähig, und zwar mit einer Auflösung von 1 mm x 1 mm und einem Bildfeld von 80 mm x 80 mm. Die aktuelle Version dieser Transmissionskamera verwendet je ein lineares eindimensionales Array mit 128 Transducerelementen auf der Sende- und Empfangsseite, wobei die Arrays zueinander gekreuzte Orientierungen haben (vertikal bzw. horizontal). Im Gegensatz zu üblichen Ultraschallsystemen werden keine axialen Schnitte aufgenommen, sondern zur Schallausbreitungsrichtung transversale Ebenen mit einer bestimmten Tiefenschärfe. Mit dieser Version der Ultraschall-Transmissionskamera wurden in vivo Aufnahmen von Extremitäten gemacht, die präsentiert werden sollen. Auf Videosequenzen sind die Bewegungen von Knochen, Gelenken und Sehnen deutlich erkennbar. Zur Unterscheidung von Sehnen und Blutgefäßen sind jedoch weitere Hilfsmittel nötig. Dazu können in Echtzeit dargestellte Bewegungen im Gewebe genutzt oder Ultraschall-Kontrastmittel eingesetzt werden. Ultraschall-Kontrastmittel werden für den Einsatz in Verbindung mit Reflexions-Ultraschall konzipiert. Zusätzlich zu den Reflexions- und Streueigenschaften besitzen diese Kontrastmittel auch Dämpfungseigenschaften. Diese Dämpfung kann ausgewertet werden, um auf transmissionssonographisch gewonnenen Bildern einzelne Blutgefäße sichtbar zu machen. Als erster Ansatz dazu wird die digitale Subtraktionstechnik genutzt. Erste Untersuchungen am Phantom und in vivo haben gezeigt, daß angiographische Untersuchungen mit handelsüblichen Ultraschall-Kontrastmitteln mit der Ultraschall-Transmissionskamera möglich sind. Wir werden diese Ergebnisse ebenfalls präsentieren, um zu demonstrieren, wie ohne ionisierende Strahlung angiographische Untersuchungen an den Extremitäten möglich sind. Ein Beitrag aus dem Kompetenzzentrum Medizintechnik Ruhr (KMR), Bochum.
Benning, D.
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Virtuelles Labor zur Analyse der Möglichkeiten und Grenzen personalisierter akustischer Biofeedbacktherapien [DAGA 2006 (Braunschweig)]
P. Friedrich, A. Scholz, J. Clauss, D. Benning and B. Wolf
[A]
Publikationen aus unterschiedlichen medizinischen Disziplinen zeigen, dass die Qualität bei der Erhebung physiologischer Daten an Menschen sehr stark von Ort und Zeitpunkt abhängig ist. Im Bereich der Blutdruckmessung ist in vielen Veröffentlichungen der so genannte ''Weisskitteleffekt'' beschrieben worden. Dieser ist aber lediglich nur ein Beispiel dafür, welches Ausmaß psychophysische Reaktionen auf das physiologische Messsignal haben können.
Zur Entwicklung personalisierter akustischer Biofeedbacktherapien haben wir uns deshalb entschlossen, ein virtuelles telemedizinisches Versuchslabor aufzubauen. Damit soll sichergestellt werden, dass die erhobenen Daten im authentischen Umfeld gewonnen werden und damit auch zuverlässigere Ergebnisse liefern.
In einem ersten Ansatz besteht das Labor aus zehn mobilfunkgestützten Datenerfassungseinheiten, die über Sensoren physiologische Daten übertragen. Als Grundbaustein dienen Unterarmblutdruckmessgeräte, die sowohl eine autonom als auch on demand gesteuerte Blutdruckmessung erlauben.
Die wissenschaftliche Grundlage des Projektes besteht darin, dass in unzähligen Publikationen die blutdrucksenkende Wirkung von speziellen Musikstücken und iterativen Klangmustern beschrieben wird. Weiterhin hat sich gezeigt, dass es bezüglich der blutdrucksenkenden Wirkung individuelle akustische Präferenzen gibt.
Mit dem oben beschriebenen System sollen deshalb statistisch belastbare Daten für eine personalisierte akustische Biofeedbacktherapie gewonnen werden. Durch flankierende physiologische und endokrinologische Messungen sollen Parameter gewonnen werden, die zur präziseren Beschreibung der Reizwirkungskette führen sollen. Diese Werte werden derzeit an den Versuchspersonen konventionell erhoben, die Integration entsprechender Sensoren in die Blutdruckmanschette ist jedoch bereits in Arbeit.
Bentahar, M.
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Damage Characterisation and Structural Health Monitoring by Means of Nonlinear Acoustics [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Bentahar, R. ElGuerjouma, T. Monnier, L. Deville and J.C. Baboux
[A]
This work is devoted to damage characterisation and structural health monitoring of polymer composites and concrete. For cylindrical concrete bars damaged in compression and thin composite plates damaged in three points bending, we have used a nonlinear ultrasonic method based on the change of a resonance mode frequency. Compared with their initial states, damaged materials are characterised by a resonance frequency shift as function of the excitation level. For a given value of the excitation level we have performed upward and downward frequency sweepings and have seen hysteresis loops that did not exist in the intact state. We have also submitted the material to a high excitation level and have followed the forced variation of the frequency versus time ''fast dynamics'' as well as the frequency recovery ''slow dynamics'' that changes as the logarithm of time. Fast and slow dynamics are correlated to the deterioration state of the material and are found to be very sensitive damage indicators.
In order to monitor the material's health along the damage process, the frequency shift is compared to mechanical damage parameters and acoustic emission. A good correlation has been found. Our results confirm the efficacy of the nonlinear acoustical approach that could enrich materials nondestructive testing field.
Bento Coelho, J.L.
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Sound topologies as a spatial description of the soundscape: The qualitative sound map of Rossio square in Lisbon [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Boubezari and J.L. Bento Coelho
[A]
In the qualitative approaches of the acoustical
environment, the psychoacoustics criteria of quality
focus on the signal, and the subjective criteria, usually
describe the way in which a community perceives a
noise. It misses an intermediate criterion that allows
us to describe the sounds in a soundscape before
even to apply a socio-cultural or aesthetic judgement
on it.
The qualitative cartography should thus distinctly report
the sounds that make a (urban) sound environment
intelligible with the same ratio that they are perceived in
situ.
With this intention, the hypothesis of sound topologies
obtained by a semantic filtering of a local sound
environment was tested. Sound topology is the spatial
distribution of a sound distinguished from its
background. Semantic filtering was obtained by using
a 'subject' in the protocol of the acoustic analysis of a
locally recorded data, and by using the cocktail effect
and the masking effect.
The method was applied to a part of the Rossio square
in Lisbon, a major square in this city. A qualitative
sound map was obtained that distinguishes the sound
sources of the soundscape of the place. The reading
of the soundscape is easier and faster.
We believe that this type of map can target with more
precision the intervention on the urban sound
environment, which is to regulate a problem of
annoyance, or management and recombining of the
soundscape or control of its evolution in the long term.
The paper describes the method and the first results.
Benzohra, M.
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Non Destructive Evaluation of Materials Properties by Ultrasounds [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Badidi Bouda, R. Halimi, M. Benzohra, A. Benchaala and S. Lebaili
[A]
The ultrasonic waves, with the matter interaction study, is an increasingly effective tool for qualitative and/or quantitative characterization of industrial materials.
In this article we describe experimental studies, which were the work object at the Welding and Control Center (CSC), based on the measurement of some simple ultrasonic parameters such as propagation velocities and attenuation coefficients of the longitudinal and transverse waves through various samples.
These measurements were taken on samples of suitable nature , shape and dimensions and eventually heat treated in order to obtain the required properties.
The analysis of the obtained results showed that one can determine, by simply measuring the parameters above cited, quantitatively with an appreciate precision:
éæ the second elastic constants of several materials
éæ the width of the heat affected zone (HAZ) of a welding operation which is a representative parameter of the weld quality .
éæ the third elastic constants of some materials if a tensile testing machine is available.
This experimental work, also, shows the possibility to assess the qualitative hardness and grain size [1, 2] of a steel only from its longitudinal velocity wave.
The experimental results obtained are compared with those obtained by classical methods or quoted from the literature, discussed and analyzed in order to develop non destructive techniques for materials characterization by ultrasounds.
[1] A. Badidi Bouda & al Ultrasonic characterization of materials hardness, Ultrasonic, vol.38, 2000, pp224-227
[2] A. Badidi Bouda & al, Grain Size Influence On Ultrasonic Velocities and Attenuation, NDT&E International, in press.
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Comparative Study of the Weldings NDT Results by Ultrasounds and Radioscopy [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Badidi Bouda, R. Halimi, A. Mebtouche, M. Benzohra, A. Benchaala and S. Lebaili
[A]
Non destructive testing of welded joints, which are the most vulnerable parts in the industrial facilities is requested more and more. The techniques of NDT the most used in these cases is
radiography and the ultrasounds. In this article we were interested in the non destructive testing of joints welded out of stainless steel used regularly for certification of levels I and II NDT operators .These parts contain the most current defects like the cracks, the lacks of fusion which are harmful defects and inclusions which in general are tolerated until a certain concentration.
The ultrasonic inspection was carry out by two methods per contact and in immersion by using transducers of different frequencies. These tests showed that the results on the detection and the dimensioning of certain defects can be influenced by changing the testing method or simply by modifying one or more parameters of control. This can have serious consequences on the result of a control. The samples controlled by ultrasounds were controlled by radioscopy for confirmation and comparison.
Béra, J.-C.
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Physical Characterisation of musical instruments [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Paquier, B. Robin, T. Foggia and J.-C. Béra
[A]
We used time cues, spectral cues, and spectro-temporal cues for musical instrument differentiation from recordings. Twenty notes had been played on thirty instruments by one or, sometimes several players for a same instrument. These notes had been selected by each musician as being the most representative of his instrument (various attacks, intensities, decays, crescendo/decrescendo,....). Then, for each of these notes, we calculated the different cues, e.g. spectral centroïd, peak factor, harmonics synchronisation, attack- and decay-duration, ..... The means and standard deviations of the different cues allowed a tree-structure-based classification of the instruments. For example, one cue differentiated the instrument families (e.g. brass from rubbed strings). Then, an other cue differentiated an instrument from an other in a given family (e.g. the violin, the cello, or the double bass within the rubbed strings family). The main application of such a classification is the automatic recognition of instruments for audio signal indexing and automatic musical transcription.
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Inverse Filter Optimisation Applied to Sonic Booms Reproduction [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
Y. Maurel, J.-C. Béra and M. Sunyach
[A]
The aim of this study is to reproduce accurately the waveforms of sonic booms in order to conduct psychoacoustic test on the subjective evaluation of the impact of this kind of sound upon our hearing perception. Only the reproduction process will be presented. This application would require infinite bandwidth transducers as the signals involved are extremely impulsive and have a large bandwidth (especially in the low frequencies range). To overcome this technical limitation, the transducers need to be carefully identified by experimental measurements in order to determine their inverse filters. Then the signals can be well pre-processed before applying them on the system input. The goal is to actually measure its acoustic twin on the output with a microphone. An electrodynamic closed-headphone coupled to an acoustic artificial head has been studied. Its transfer function has been measured by applying different test-signals on the input to minimize measurement errors upon the whole frequency-band (0 to 20 kHz). The inverse filter has been computed by two different numerical approaches: the direct-inverse method which consists in directly inverting the transfer function, and the Singular Value Decomposition method which gives a more precise inverse filter by inverting only the actually measured transfer function (non-inversion of measurement noises). These two analytical methods have been experimentally compared. The high-fidelity condition can then be implemented by convoluting the signals by the temporal-inverse response of the system before sending to the system input. The stability of reversibility process has been researched.
Bérengier, M.
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Sound Field Modelling in a Narrow Street by the Transport Theory [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
T. Le Pollès, J. Picaut and M. Bérengier
[A]
In this paper, we present an original approach for the diffuse sound field modelling in a narrow street. Using the concept of sound particles, we show that the temporal and spatial distribution of sound energy in a street may be solution of a transport equation, where the boundary conditions are defined for mixed specular-diffuse reflections. In order to apply this model, an asymptotic solution is detailed. In this case, we show that the transport equation may be reduced to a diffusion equation for the sound energy, where the diffusion coefficient depends only on the street width, the ratio of specular and diffuse reflections, and the diffuse reflection law. In order to validate the model, measurements have been carried out in a narrow street and compared with the solution of the diffusion equation. The results show that a good agreement is obtained, both for the sound levels and the reverberation times in the street.
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Outdoor sound propagation modelling in complex environments: A new PE code coupled with a micrometeorological code [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Lihoreau, B. Gauvreau, T. Penelon, I. Calmet, M. Bérengier and P. Blanc-Benon
[A]
In complex environments the modelling of outdoor sound propagation implies to take into account the mixed influence of ground characteristics (topography, obstacles, impedance, etc.) and atmospheric conditions (refraction and turbulence). We have developed a new PE code coupled with a micrometeorological code in order to calculate the sound propagation above a non flat ground in such realistic outdoor situations.
Numerical resolution have been developed using the paraxial approximation of the wave equation in bidimensionnal configurations with a split-step Padé marching scheme. In our approach the effects of the topography are modelled using rotated systems of coordinates in order to treat the ground as a succession of flat domains. Our code can deal with different boundary conditions like the introduction of impedance jumps or thin screens which lead to diffraction of the acoustic energy. It also includes scattering effects due to atmospheric turbulence through the discrete random Fourier modes technique. The atmospheric turbulence is considered as isotropic, homogeneous, and essentially due to temperature scalar fluctuations.
Predicting long-range sound propagation over a non-urban site with complex propagation media requires the knowledge of micrometeorological fields in the lower part of the atmospheric boundary layer. Thus our modelling is coupled with a dedicated micrometeorological code (SUBMESO) which simulates wind and temperature fields over moderately complex terrain with high resolution. Its output data are used as input data for our PE code through a suited routine.
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Long term monitoring site at Saint-Berthevin (France-53) : a tool for traffic noise characterisation using space and time statistical variability of acoustical and meteorological events [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
O. Baume, B. Gauvreau, M. Bérengier, F. Junker and F. Lauzin
[A]
The large influence of atmospheric conditions and ground irregularities on noise level calculation is well known from theoretical approaches or numerical developments. For instance, computing the propagation of traffic noise has held great efforts since then but those works were based on approximate environmental conditions. This paper deals with further investigations for realistic situations using statistical analysis.
We aim at introducing our long term monitoring site that was settled for new research developments. The double objective of this important equipment is to validate of our numerical models for acoustical (PE based model) and meteorological (SUBMESO) predictions, and to lead to a statistical approach. Thanks to facilities supported by the Ponts et Chaussées laboratories network and specifications of Saint-Berthevin valley - complex topography, sound source from road and railway traffic - a great tool for such analyses is available.
A software which verifies output data from this long term monitoring site (10s sampling) is currently in progress. It leads to a wide validated database of road traffic, acoustical and meteorological measurements controlled from corrupting events in non-urban areas. Then we explore new statistical theories and tools for both space and time correlation of those experimental figures, including multi-dimensional analysis. The purpose is to estimate the variability of noise levels for several time scales, from short term (10s duration) to long term (10 years) analysis to appreciate the ''long term quality'' of experimental data.
Berg, A.
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Acoustic Properties of Aluminium Foams - Measurements and Modelling [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
W. Maysenhölder, A. Berg and P. Leistner
[A]
The cylindrical aluminium-foam samples investigated are the result of a high-pressure die-casting process around a sintered polymer-granulate compact. These porous materials possess a porosity around 60% and specific flow resistance between 3 and 10 kPas/m. Sound absorption and transmission at normal incidence and the insertion loss of a silencer have been measured. Two theoretical models - a corrected and extended version of the model of Lu, Chen and He and the variants 'Simplified' and 'Extended' of Wilson's model - have been used for fitting and analysing the experimental data. The agreement with some absorption measurements is quite satisfactory with both models. However, Wilson's model, which has some advantages in general and also in particular with respect to porosity and flow resistance, is preferred. It helped to explain the orientation dependence of the absorption as an effect of a slight inhomogeneity of the samples. Its validity has been further checked against absorption measurements with an empty cavity behind the sample. Approximate empirical relationships between the fitted model parameters and the measured properties porosity and flow resistance may serve as a (preliminary) prediction tool. Finally, calculated transmission and insertion losses obtained with the previously fitted model parameters are discussed.
Bergand, D.
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Schalldämpfer mit ovalen und rechteckigen Querschnitten [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
U. Ackermann, I. Polat, D. Bergand and C. Müller
[A]
Rohrschalldämpfer mit ovalen und rechteckigen Querschnitten lassen sich besser in flache Kanäle einbauen. Diese Schalldämpfer lassen sich aber nur dann preisgünstig herstellen, wenn sie aus runden Rohren gedrückt werden können. Aluminium als Werkstoff reißt aber beim Drücken leicht. Die Rohrschalldämpfer wurden deshalb nicht nur akustisch optimiert, sondern auch fertigungstechnisch.
Bergandt, D.
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Lärmminderung an Klimageräten für Wohnwagen [DAGA 2003 (Aachen)]
U. Ackermann, D. Bergandt, C. Geisreiter and C. Müller
[A]
Klimageräte werden in Wohnwagen eingesetzt, um am heißen Sommertagen angenehme Temperaturen zu erzeugen. Der Ventilator des Klimageräts strahlt aber dabei soviel Lärm ab, dass die ruhesuchenden Urlauber im Wohnwagen belästigt werden. Im Rahmen einer Diplomarbeit an der fh-swf wurde deshalb in Zusammenarbeit mit dem Hersteller und dem Anwender ein spezieller Schalldämpfer entwickelt, der die Lärmprobleme löst. Der Schalldämpfer musste dabei in die engen Lüftungsschächte passen, und darüber hinaus kostengünstig zu fertigen sein.
Berger, H.
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Poröse Polypropylen-Folien als elektroakustische Wandler [DAGA 2000 (Oldenburg)]
R. Kressmann, M. Fischer and H. Berger
[A]
In akustischen Sensoren und Aktoren spielen Polymere bisher als Elektret (Teflon) oder Piezoelektrikum (Polyvinylidenfluorid) eine Rolle. Ein Material mit höherem piezoelektrischen Kopplungsfaktor ist die sog. EMFi-Folie (electromechanical film), die von VTT Chemical Technology, Tampere, Finnland, vertrieben wird. Diese Folien bestehen aus Polypropylen, in das beim Herstellungsprozeß gezielt Luftblasen eingebracht werden, die beim nachfolgenden Verstrecken vergrößert werden. Entscheidend für die piezoelektrischen Eigenschaften ist auch die nachfolgende Korona-Polung. Die dabei eingefangenen Ladungen erzeugen in der Probe ein elektrisches Feld. ${rm 3 times 3, mm^ 2}$ große EMFi-Folien wurden auf Leiterplatten geklebt, kontaktiert und als akustische Sensoren und Aktoren eingesetzt. Durch eine geeignete Elektrodenstruktur auf der Leiterplatte wurde darüber hinaus ein Array aus fünf Teilelementen realisiert. Die Sensoren weisen zwischen 100 Hz und 70 kHz eine akustische Empfindlichkeit von etwa 0.5 mV/Pa auf. Der Frequenzgang der Aktoren steigt zwischen 1 und 100 kHz mit dem Quadrat der Frequenz an, da die Richtcharakteristik des Aktors immer schmaler wird. Bei den Aktoren wurde darüber hinaus eine starke zweite Harmonische gemessen. Die akustische Empfindlichkeit in einem Meter Abstand beträgt bei 100 kHz etwa 3 mPa/V. Die Messungen können durch ein Modell erklärt werden, in dem die Probe als gepolter Kondensator, der Dickenschwingungen ausführt, angenommen wird. Die überlagerte Gleichspannung entsteht durch die Koronapolung und führt zur Linearisierung des nichtlinearen Kraft-Spannung-Gesetzes. Es werden also Grund- und Oberwelle erzeugt. Die longitudinale Wandlerkonstante ($d_{33}$) beträgt etwa 200 pC/N und ist damit deutlich höher als in polymeren Piezoelektrika. Allerdings setzt ab etwa 60 C irreversible Entladung ein.
Berger, J.
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Echobeurteilung beim Abhören von Kunstkopfaufnahmen im Vergleich zum aktiven Sprechen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
F. Kettler, H.W. Gierlich, E. Diedrich and J. Berger
[A]
Echos treten in der Telekommunikation bei unzureichenden Dämpfungen und signifikanten Signallaufzeiten auf. Unter Gegensprechbedingungen ist die Störung weniger deutlich, da das Gegensprechsignal die Echowahrnehmung für den Teilnehmer teilweise maskiert [1], [2]. Da die Echounterdrückung ein wesentliches Qualitätsmerkmal für Endgeräte ist - besonders für Freisprecheinrichtungen und Netzechokompensatoren, die aufwendige Signalverarbeitung zur Echounterdrückung einsetzen - ist auch die auditive Beurteilung ein wichtiges Testszenario. Typischerweise können Testverfahren angewandt werden, bei denen eine Versuchsperson beim aktivem Sprechen die Echostörung beurteilt. Ein optimiertes, deutlich effizienteres Verfahren stellt die Beurteilung von mittels Kunstkopftechnologie aufgezeichneten Sprachproben in einem Hörversuch dar [1], [3], [4]. Insbesondere für Vergleichstests hat dieses Verfahren aufgrund der Reproduzierbarkeit der Testbedingungen Vorteile. In dem Vortrag werden Testergebnisse beider Verfahren gegenübergestellt und die in beiden Verfahren kritischen Parameter, wie die Animation der Versuchspersonen zum aktiven Sprechen, die Auswahl des Sprachmaterials in den Hörversuchen oder das ''Design'' der Gegensprechsequenzen diskutiert. [1] Echo and Speech Level Variations During Double Talk Influencing Hands-free Telephone Transmission Quality, International Workshop on Acoustic Echo and Noise Control, F. Kettler, H.W. Gierlich, E. Diedrich, Pocono Manor, USA 1999 [2] Transmission Characteristics of Hands-free Telephones, ITU-T Recommendation P.340 [3] Subjective Performance Evaluation of Hands-free Telephones, ITU-T Recommendation P.832 [4] Der Einsatz der Kunstkopftechnologie zur Aufzeichnung von Hörtests und Gegensprechtests für Freisprecheinrichtungen, DAGA 1998, Zürich
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Von 'end-to-end' zu 'mouth-to-ear' – Zur instrumentellen Bewertung von Sprachqualität in IP-Netzen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
J. Berger
[A]
Die steigende Zahl an Telekommunikationdiensten und deren Anbieter erfordert effiziente Methoden zur sicheren Bewertung der Qualität übertragener Sprache. Die sicherste und anerkannteste Methode ist immer noch die Qualitätsbewertung durch Versuchspersonen in Hörtests oder Konversationen. Zur effizienten Bewertung großer Mengen von Sprachmaterial werden zunehmend instrumentelle Bewertungsverfahren eingesetzt, die eine Abschätzung der Sprachqualität anhand meßbarer physikalischer Parameter der Sprachsignale vornehmen. Es existieren mehrere solcher Ansätze zur Bewertung schmalbandiger Sprache, die für bekannte Übertragungssysteme zuverlässig die Sprachübertragungsqualität abschätzen können. Die Schnittstelle zu diesen Messverfahren bilden die elektrischen Netzzugänge, die Endgeräte sind in den Verfahren nur modellhaft integriert. Die Sprachqualität wird derart prädiziert, wie sie von Versuchspersonen in einer Telefonsituation unter Benutzung eines Handapparates wahrgenommen würde. Speziell bei Sprachübertragung in IP-Netzen verschwimmen jedoch die Grenzen zwischen Netz und Endgerät. Zum einen werden Komponenten klassischer Netze wie z.B. Sprachcodierverfahren bereits in die Endgeräte integriert, zum anderen ist die Vielfalt der möglichen Endgeräte verglichen mit dem konventionellen Handapparat wesentlich größer. Eine Qualitätsbestimmung, die lediglich die Übertragungskomponenten zwischen den elektrischen Netzzugängen berücksichtigt, reicht hier nicht mehr aus, um die tatsächlich von den Gesprächspartnern empfundene Sprachqualität abzubilden. Es ist erforderlich die Endgeräte einschliesslich ihrer akustischen Schnittstellen in die Bewertung einzubeziehen. Das instrumentelle Sprachqualitätsmeßverfahren TOSQA wurde ursprünglich für die Bewertung von Schmalbandsprache ohne die Berücksichtigung akustischer Eigenschaften der Terminals entwickelt. Die Erweiterung des Modells erlaubt inzwischen auch die Bewertung von Breitbandsprache, es können ebenfalls erste Ergebnisse unter Einbeziehung der Terminals vorgestellt werden. Zur Überprüfung des Modells wurden auditive Sprach-qualitäts-unter-suchungen vorgenommen, die mit denen der instrumentellen Bewertung verglichen werden.
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Beschreibung der von Sprachkodierern hervorgerufenen Beeinträchtigungen mittels Impairment-Faktoren [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
S. Möller and J. Berger
[A]
Auf Telefonübertragungsstrecken werden zur Datenreduktion in zunehmendem Maße Sprachkodierer mit Bitraten von 64-4 kbit/s eingesetzt. Die hierdurch hervorgerufenen Beeinträchtigungen wirken sich perzeptiv sehr unterschiedlich auf die Sprachübertragungsqualität aus. Obwohl in verschiedenen Untersuchungen die Multidimensionalität des Problems gezeigt wurde (vgl. McDermott, 1969; McGee, 1964; Bappert & Blauert, 1993),so ist doch besonders im Anwendungsfall der Netzwerkplanung eine eindimensionale Beschreibung der Qualitätsbeeinträchtigung von Vorteil. In diesem Beitrag wird die Beschreibung durch sogenannte Equipment-Impairment-Faktoren analysiert, welche für die Qualitätsplanung von Telefonnetzen neuerdings als einzige Planungshilfe international empfohlen werden. Impairment-Faktoren sind als inkrementeller Wert der durch Sprachkodierer hervorgerufenen Beeinträchtigung definiert, welcher zu anderen Beeinträchtigungen (z.B. durch Rauschen, Echos, etc.) additiv ist. Die hier beschriebenen Untersuchungen belegen jedoch, dass die Additivität nicht in allen Fällen (z.B. bei Codec-Tandems) gegeben ist. Es wurde eine neue Methode entwickelt, welche Impairment-Faktoren für neue Sprachkodierer in Bezug zum bestehenden Bewertungssystem verankert. Diese Methode ist nun bei der International Telecommunication Union (ITU-T) als Empfehlung vorgeschlagen worden (draft Rec. P.833, 2000). Experimentelle Untersuchungen zur Verifikation der Methode werden vorgestellt und hinsichtlich der Genauigkeit der Erfassung von Beeinträchtigungen interpretiert. Ein Ausblick zeigt Anwendungsmöglichkeiten im Falle von Übertragungsfehlern (Bitfehler, Paketverluste), sowie für die Auswirkungen auf Spracherkennung im Telefonnetz (z.B. für Auskunftsysteme).
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Instrumental speech quality measures – principles and trends within international standardisation activities [DAGA 2002 (Bochum)]
H. Klaus and J. Berger
[A]
This contribution focuses on signal-based instrumental speech quality measures currently available on the market. In the first part, measurement principles and important quality aspects will be explained on typical measurement scenarios. The second part concentrates on current activities and trends within Study Group 12 of the ITU-T, the lead standardization body for measurement principles and methods.
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Standardisierung instrumenteller Sprachqualitätsmessverfahren Berücksichtigung der akustischen Schnittstellen in der Sprachtelefonie [DAGA 2003 (Aachen)]
J. Berger, J. Beerends and A. Rix
[A]
Bis vor einigen Jahren war ein - elektroakustisch eng definierter - Handapparat die Schnittstelle zum 'Fernsprechnetz'. Die rasant zunehmende Komplexität der Netzstrukturen und eine hohe Vielfalt möglicher Endgeräte wird den klassischen Handapparat verdrängen und auch der Begriff des Fernsprechnetzes passt immer weniger zu den tatsächlichen Gegebenheiten. Die Endgeräte übernehmen Funktionen, die Komponenten klassischer Netze waren (z.B. Sprachcodierverfahren bei Mobilfunk oder IP-Phones). Auch verändertes Telefonieverhalten erfordert Maßnahmen im Endgerät (z.B. Echokompensator, Geräusch- und Nachhallreduktion). Soll nun die Qualität der Gesamtverbindung beurteilt werden, müssen die Endgeräte einschließlich ihrer akustischen Schnittstellen in die Bewertung einbezogen werden. Zur effizienten Bewertung großer Mengen von Sprachmaterial werden zunehmend instrumentelle Bewertungsverfahren eingesetzt, die eine Abschätzung der Sprachqualität anhand meßbarer physikalischer Parameter der Sprachsignale vornehmen. Der derzeitige ITU-T Standard P.862 'PESQ' erlaubt nur die Bestimmung der Sprachübertragungsqualität zwischen zwei ('elektrischen') Netzzugangspunkten, für eine Bewertung der Sprachqualität einschließlich der akustischen Schnittstelle ist das Verfahren nicht geeignet. Im Rahmen der aktuellen Standardisierung innerhalb der ITU-T wird auf Basis des Verfahrens 'PESQ' ein erweitertes Verfahren mit dem vorläufigen Titel 'P.AAM' entwickelt, das auch für diesen Anwendungsfall einsetzbar sein wird. Basis für die Beurteilung sind direkt am Endgerät vorgenommene Kunstkopfaufnahmen. Die Erweiterungen des Algorithmus umfassen in erster Linie: - Adaption des Verfahrens auf die Verarbeitung von Kunstkopfaufnahmen - Wahrnehmungs-orientierte Bewertung linearer Verzerrungen ('Frequenzgang') - Berücksichtigung einfacher binauraler Wahrnehmungsmodelle (z.B. für akustische Hintergrundgeräusche auf der Empfangsseite) - Optimierung des Basisverfahrens 'PESQ' Die Entwicklung der Verfahren wird bis zum Januar 2003 abgeschlossen und dann anhand einer Vielzahl von Sprachdatenbanken evaluiert. Im Rahmen der Präsentation werden die Ergebnisse und die Grundzüge des Messverfahrens vorgestellt.
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2nd Speech Quality Test Event for Voice over IP [DAGA 2003 (Aachen)]
F. Kettler, H.W. Gierlich, F. Rosenberger, H. Klaus, J. Berger, O. Eisfeldt, P. Cousin and J.-L. Freisse
[A]
Kfz-Freisprecheinrichtungen werden vermehrt mit Sprachsteuerung ausgestattet. Die Vorteile sind eindeutig, weder zum Telefonieren selbst, noch zur Rufannahme, Telefonnummerneingabe oder der Auswahl von Namen aus dem gespeicherten Telefonbuch ist der Fahrer gezwungen, die Hände vom Lenkrad zu nehmen. Spracherkennungssysteme reagieren sehr empfindlich auf die Charakteristik der gesprochenen Wörter. Die Sprechcharakteristik wird wesentlich durch das Fahrzeuginnengeräusch bestimmt, allgemein als Lombard-Effekt bezeichnet: Durch die veränderte Eigenwahrnehmung in störschallerfüllter Umgebung ändert sich die Sprechweise. Dieser Effekt sollte für die Optimierung und den Test von Spracherkennungssystemen im verwendeten Sprachmaterial berücksichtigt werden. In diesem Beitrag wird ein Aufnahmeszenario dargestellt in dem Testmaterial realitätsnah generiert werden kann. An ausgewählten Beispielen wird das generierte Sprachmaterial vorgestellt.
Berger, P.
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Development of a New Low Vibration Track System for the Vienna Underground [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Berger, D. Pichler and W. Unterberger
[A]
The Vienna Metro Corporation ''Wiener Linien'' uses a vibration and ground-borne noise attenuating ballast-less track system for its tunnel lines. This system, known as ''Wiener Oberbau'' - ''Viennese superstructure'' - was developed in the 1970s. Its ability to reduce vibrations and ground-borne noise has served the Viennese metro well during this period, with only minimal complaints by residents.
However, some disadvantages caused the Wiener Linien to consider the development of a new track system:
problems were encountered with the durability of the mineralised-wool mats used as an elastic layer between rail slab and foundation beam, the light-weight sleepers were found to be prone to material fatigue and the open drainage ditch had to be covered to prevent a safety hazard to firemen and escaping passengers in case of emergency.
Therefore the Wiener Linien established a working group of experts to develop a new ballast-less track system. This system was to be based on the fundamental principles and noise and vibration mitigating features of the ''Wiener Oberbau'' but had to avoid its shortcomings.
Following a pre-selection procedure, the work focused on two ballast-less track types. For these two systems, a 300 m long test track was constructed.
To determine the system best suited for the Vienna metro the testing and evaluation programme consisted of an evaluation of the construction process, tests with extensive measurements of deformations, contact pressures, vibrations and noise (minimum standard was the noise and vibration attenuating capacity of the ''Wiener Oberbau'') and a comparison of the life-cycle costs.
Berger, U.
-
Secondary Sonic Boom Modelling for Realistic Atmospheric Conditions [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
L. Dallois, P. Blanc-Benon, J. Scott, U. Berger, D. Allwright and K. Kaouri
[A]
The propagation of the secondary sonic boom is studied using
atmospheric models up to the thermosphere. By solving temporal
ray equations, the secondary carpet position is investigated. An
amplitude equation including nonlinearity, absorption and relaxation
by various chemical species is coupled to the ray solver in order to
get informations on the amplitude and on the frequency of the sonic
boom at the ground level.
Using this propagation model and a realistic atmospheric model, the
seasonal dependencies of the secondary sonic boom are investigated. We
observed multipath arrivals, directly linked to wind field or 3D
inhomogeneities. Our simulation emphasized also the role played by the
wind structure of the stratopause.
Our results are intended to be compared to recorded
signals of secondary sonic booms showing low amplitudes and low
frequencies. Their rumbling noise can be interpreted as a summation
of sonic arrivals over different acoustic paths. This work is
supported by the European Community project SOBER (contract
No. G4RD-CT-2000-00398).
Bergk, B.
-
Asphalttechnologische Möglichkeiten zur dauerhaften Reduzierung der Lärmpegel in offenporigen Asphalten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
W. Ressel, C.D. Eisenbach, B. Bergk, S. Alber and F. Wurst
[A]
Offenporiger Asphalt (OPA) wird üblicherweise verwendet, um Verkehrslärm, der durch den Reifen-Fahrbahnkontakt verursacht wird, zu reduzieren. Obwohl bereits sehr gute Erfahrungen mit diesem Material gemacht worden sind, neigen OPA-Decken dazu, ihre positiven Eigenschaften nach wenigen Jahren zu verlieren. Verursacht wird dieses Phänomen durch Straßenschmutz, der in die Poren eingetragen wird und zur Verschmutzung und (teilweisen) Verstopfung der offenen Poren führt. Versuche, offenporige Asphaltdeckschichten mit Wasser unter Hochdruck zu reinigen, waren bisher nur teilweise erfolgreich. Deshalb wird innerhalb des Projekts ''Leistra 2'' die Idee verfolgt, der Verschmutzung der offenporigen Asphaltschicht von Beginn an entgegenzuwirken. Drei grundsätzliche Möglichkeiten der Modifikation von offenporigen Asphaltdecken werden angedacht und untersucht:
a) Beschichtungen, die die Rauheit der Porenoberflächen ausgleichen und dadurch die Schmutzanhaftung verhindern,
b) Beschichtungen, die bestimmte schmutzabweisende Oberflächeneigenschaften hervorrufen und dadurch die Schmutzanhaftung in den Poren des OPA verhindern bzw. die Auswaschung des Schmutzes erleichtern,
c) Zugabe selbststratifizierender, oberflächenaktiver Polymere in das Asphaltmischgut (vor dem Einbau), die die in b) angesprochenen Effekte nach dem Auskühlen der fertigen Schicht bewirken.
Die Sicherstellung der dauerhaften, lärmmindernden Wirkung von offenporigen Asphalten mit relativ geringem Aufwand könnte dazu führen, dass OPA vermehrt eingebaut wird und somit mehr Menschen von dieser Methode, sie vor Lärm zu schützen, profitieren können.
Berglund, B.
-
Attributes of desirable acoustic environments [DAGA 2002 (Bochum)]
B. Berglund, E. Hojan, A. Furmann and K. Sworek
[A]
The creation of desirable or supportive sound environments should include persons with hearing deficits who constitute a large part of the general population. A desirable acoustic quality indoors may be Characterised perceptually as dull (toneless), warm, mild, spatial, dim, pleasant, uniform, and clear (distinct). A large variation in perception exists for kind of rooms and less so for gender. If social activities of human beings are heard this will induce a positive mood whereas machine-made sounds in isolation make sound environments undesirable.
Bergner, A.
-
Monopole Breathing of the Organ Pipe Body [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Bergweiler, A. Bergner and M. Wegener
[A]
Using a new sensor method we investigated the organ pipes body.
The area of investigation was the oscillation of the pipe
resonators cross-section. We found that, additionally to
quadrupole oscillation, it also shows a monopole oscillation. The
results are based on measurements of four groups of nominally
equal pipes. They differ in two properties: the choice of material
and the profile of the tube resonators wall. A total number of 40
pipes being investigated, make the obtained results statistically
very safe. The results are discussed with respect to the
relationship between air-column and pipe-body oscillations.
Differences due to the influence of material and the resonators
wall profile will also be considered.
Bergweiler, S.
-
Einflüsse der Wandgestaltung auf den Klang von Prinzipalorgelpfeifen [DAGA 2002 (Bochum)]
S. Bergweiler, T. Görne, D. Zscherpel and M. Zierenberg
[A]
Im historischen Orgelbau war das Ausdünnen der Wände des Rohrresonators von prinzipalen Orgelpfeifen eine weit verbreitete Technik zur Gestaltung des Klanges. Messungen an je 10 Orgelpfeifen, die sich nur in diesem Ausführungsmerkmal unterscheiden, liefern Ergebnisse mit einer guten statistischen Sicherheit. Die Messungen wurden einer Fourieranalyse zur Beschreibung von Unterschieden im eingeschwungenen Zustand unterzogen. Eine kontinuierlichen Waveletransformation des Messsignals liefert sehr fein aufgelöste Aussagen über Frequenz- und Zeitverläufe der Klangbestandteile während des Einschwingvorganges. Die aus diesen Signalbetrachtungen abgeleiteten Aussagen wurden mit psychoakustischen Hörtest auf ihre Bedeutung für den Hörer überprüft.
-
Klangliche Unterschiede zwischen nominell baugleichen Labialorgelpfeifen aus parallelwandigen oder ausgedünnten Metallplatten [DAGA 2003 (Aachen)]
S. Bergweiler
[A]
Untersuchungen der Einflüsse von Material und Ausführung auf den Klang von Orgelpfeifen betrachten oder vergleichen meist einzelne Probanden. Die dabei entdeckten und beschriebenen Eigenschaften können nur schwer verallgemeinert werden. Aufgrund der Sensibilität von Orgelpfeifen für kleinste Veränderungen kann nicht ausgeschlossen werden, dass es sich um klangliche Phänomene handelt, die nur bei dieser einen Pfeife auftauchen, bzw. dass deren Gründe nicht offensichtlicher, unbeabsichtigter Art sind. Interessant ist daher die Frage, ob es Unterschiede zwischen Orgelpfeifen gibt, welche mit dem Ziele völliger Identität gefertigt wurden. In der vorgestellten Untersuchung wurden zweimal 10 Labialpfeifen aus Orgelmetall mit Prinzipalmensur angefertigt. 10 dieser Prüfpfeifen erhielten Pfeifenkörper aus parallelwandigen Metallplatten, 10 Pfeifen wurden in exakt gleicher Geometrie ''ausgedünnt'', d.h. sie weisen einen zur Pfeifenmündung linear abnehmenden Wandquerschnitt auf. Alle Prüfpfeifen wurden mit identischen Abmessungen und identischer Aufschnittsgeometrie hergestellt und von zwei Intonateuren auf gleichen Klang eingestellt. Es wird der Frage nachgegangen, wie groß messbare klangliche Schwankungen innerhalb der beiden Pfeifenmessreihen sind. Diese Frage wird auch im Zusammenhang mit der unterschiedlichen Wandungsgeometrie betrachtet. Da klangliche Unterschiede zwischen beiden Testreihen mit hoher Sicherheit der beschriebenen, ungleichen Wandungsgeometrie zugeschrieben werden können, kommt es ebenso zu einer Betrachtung der Differenzen zwischen beiden Messreihen.
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Monopole Breathing of the Organ Pipe Body [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Bergweiler, A. Bergner and M. Wegener
[A]
Using a new sensor method we investigated the organ pipes body.
The area of investigation was the oscillation of the pipe
resonators cross-section. We found that, additionally to
quadrupole oscillation, it also shows a monopole oscillation. The
results are based on measurements of four groups of nominally
equal pipes. They differ in two properties: the choice of material
and the profile of the tube resonators wall. A total number of 40
pipes being investigated, make the obtained results statistically
very safe. The results are discussed with respect to the
relationship between air-column and pipe-body oscillations.
Differences due to the influence of material and the resonators
wall profile will also be considered.
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Piezoelektrische zelluläre Polypropylenfolien als Mehrschichtwandler: Übertragungsverhalten im hörbaren und Ultraschall-Frequenzbereich [DAGA 2005 (München)]
S. Bergweiler, M. Wegener and R. Gerhard-Multhaupt
[A]
Piezoelektrische Polymere, wie z.B. Polyvinylidenfluorid (PVDF) und zelluläres Polypropylen (PP), können als Schallsender und -empfänger im hörbaren und Ultraschall-Frequenzbereich eingesetzt werden. Auf Grund ihrer niedrigen akustischen Impedanz erlauben insbesondere die in den letzten Jahren entwickelten zellulären Piezoelektrika (so genannte Ferroelektrete) eine gute Ankopplung an Luft. Gleichzeitig eröffnet die hohe piezoelektrische Aktivität von typischerweise einigen hundert pC/N bzw. pm/V den zellulären Polymerfolien breite Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere für Luftultraschallanwendungen. Durch die Anordnung mehrerer Piezpolymerfolien übereinander kann die piezoelektrische Aktivität des resultierenden Wandlers deutlich erhöht werden, wobei auch dessen Bauhöhe sehr geringe Werte von unter einem Millimeter aufweist. An einem solchen zweilagigen Mehrschichtwandler als Aktor diskutieren wir das lineare und nichtlineare Übertragungsverhalten im Frequenzbereich von 1 bis 80 kHz. Insbesondere werden die Effekte bei gezielt veränderter Phasenlage der Anregungssignale beider Wandlerfolien betrachtet. Im Frequenzbereich unterhalb von 40 kHz kommt es dabei bei gleicher Phasenlage zur Verdopplung und bei gegenphasiger Ansteuerung zur nahezu vollständigen Auslöschung des abgestrahlten Schalldrucks. Gründe dafür, sowie für die Beschränkung des Verhaltens auf den o.g. Frequenzbereich werden an Hand von gemessenen piezoelektrischen Resonanzen erläutert.
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Einschwinggeräusche von Labialpfeifen analysiert mit der Wavelet-Transformation [DAGA 2005 (München)]
S. Zschernig, S. Bergweiler, R. Gerhard-Multhaupt and M. Holschneider
[A]
Wir haben Unterschiede im Klang von labialen Orgelpfeifen analysiert. Die Pfeifen unterscheiden sich in der Stärke der Resonatorwände. Wir untersuchten Pfeifen mit konischem (bei konstantem Innendurchmesser der Pfeife(!) vom Labium bis zum offenen Ende dünner werdend) und mit gleichmäßigem Wandungsprofil. Ansonsten ist die Form der Pfeifen identisch und sie wurden gleichartig intoniert. Untersucht wurden 16 Pfeifen - acht von jeder Sorte. Somit konnte eine sinnvolle statistische Auswertung erfolgen.
Während Steffen Bergweiler u.a. auf der DAGA 2003 Ergebnisse bezüglich der Spektren des eingeschwungenen Pfeifenklanges vortrug, wird nun über die Analyse der Einschwingvorgänge berichtet. Aufnahmen von Einschwingvorgängen, die sich bei gleichen Druckverläufen in den Pfeifenfüßen ergaben, wurden analysiert und verglichen. Dabei erwies sich die Wavelet-Transformation als praktisches Werkzeug für die Zeit-Frequenz-Analyse nichtstationärer Schwingungen.
-
Synchronisation gekoppelter Orgelpfeifen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
S. Bergweiler and M. Abel
[A]
Die Generierung von Luftschall durch eine Orgelpfeife basiert auf der Kopplung einer Luftströmung mit einem Rohrresonator. Im Falle gedackter Pfeifen, welche am oberen Ende geschlossen sind, entfällt die Schallabstrahlung über die Pfeifenmündung und der Schall sowie und eine turbulente Luftströmung treten nur am Labium aus. Untersucht wurde die Interaktion zweier solcher Pfeifen, die zum einen räumlich direkt nebeneinander positioniert sind und zum anderen auch in ihrer Grundfrequenz nur wenig differieren. Unterschreitet die Verstimmung (die Frequenzdifferenz beider Pfeifen) einen Wert von rund 2 Hz kommt es zum so genannten Mitnahmeeffekt: einer Synchronistation der Grundfrequenz (und aller Harmonischen) beider Pfeifen. Innerhalb des schmalen Frequenzbandes der Synchronisation führt die mit der Verstimmung varierende Phasenlage beider Pfeifensignale zu einer Veränderung des Pegels vom Grundton und von den harmonischen Teiltönen. Zum untersuchten Phänomen werden umfangreiche Messungen präsentiert und ein Modellansatz vorgestellt.
-
Synchronization of an organ pipe under the influence of an external sound pressure signal [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Bergweiler, M. Abel and D. Zscherpel
[A]
We have measured the characteristics of the sound produced and emitted by an organ pipe coupled to an external loudspeaker. We vary the frequency and amplitude of the loudspeaker. As a consequence, a synchronization or phase-locking of the pipe is observed with the signal of the loudspeaker. This synchronization depends on the amplitude and phase mismatch of the speaker. The louder the speaker the wider is the synchronization range; in the parameter plane amplitude vs. frequency mismatch, this is observed as the well-known 'Arnold-tongue'.
By averaging over many periods one can observe a mean synchronization even for a signal of the speaker which is 50 dB, i.e., 300 times weaker than the signal of the pipe.
Bering, C.
-
Ist temporale Tonhöhe musikalisch? [DAGA 2000 (Oldenburg)]
C. Kaernbach and C. Bering
[A]
Um bei periodischen, tonhöhenhaltigen Signalen die Verarbeitung temporaler Information auf dem auditorischen Nerv zu untersuchen, muß man Stimuli konstruieren, bei denen keinerlei räumliches Erregungsmuster auf der Basilarmembran ausgenutzt werden kann. Das erreicht man, indem man die unteren Harmonischen (bis zum 15-fachen der Grundfrequenz) , die auf der Basilarmembran ein charakteristisches Erregungsmuster erzeugen, wegfiltert und durch ein maskierendes Rauschen ersetzt. Die verbleibenden Obertöne verschmelzen auf der Basilarmembran und können somit nur noch temporal ausgewertet werden. Ein derartiger Stimulus löst weiterhin ein tonhöhenartiges Perzept aus, wenn auch weniger deutlich als das ungefilterte Signal. So ist z. B. der ebenmerkliche Unterschied der Grundfrequenz größer (ca. 1%) als bei normalen komplexen Tönen (ca. 0.2%). In dem vorliegenden Beitrag wurde untersucht, ob ein solcher Stimulus musikalische Information überträgt, ob also die Identifikation musikalischer Intervalle aus solchen Stimuli möglich ist. Es zeigt sich, daß musikalische Intervalle temporaler Signale zwar schlechter identifiziert werden können als für normale komplexe Töne, aber weitaus besser als für eine unmusikalische Vergleichsaufgabe (niederfrequente Klickfolgen).
Beringer, N.
-
Regeladaptive kategoriale Analyse von Spontansprache - eine sprachenübergreifende Untersuchung [DAGA 2003 (Aachen)]
N. Beringer
[A]
Die Untersuchung behandelt eine neue methologische Variante des MAUS-Systems zur Segmentierung und Etikettierung (S&E) von Spontansprache, mit der diese im Hinblick auf Vielfalt und Menge der vorhandenen Sprachkorpora qualitativ verbessert werden kann. Basierend auf den beiden Wissensquellen akustisch-phonetische Modelle (Segmentierung) und phonetisch-phonologische Ausspracheregeln (Etikettierung) wird die S&E des Sprachsignals durch eine Viterbi-Suche im Variantengitter aller möglichen Aussprachen bestimmt. Das Variantengitter entsteht durch die Modifikation der kanonischen Form in der Regel durch übergenerative, gleichwahrscheinliche Expertenregeln. Die S&E kann mit statistisch gewichteten Ausspracheregeln basierend auf manuellen Etikettierungen im konkreten Fall verbessert werden. Dabei bereitet das nicht immer vorhandene bzw. nur zeit-/kostenintensiv herstellbare manuell etikettierte Material bei der Portierung des MAUS-Systems auf andere Sprachen/Sprachstile Probleme, da Expertenregeln für Aussprachevarianten nicht statistisch gewichtet sind und daher keine qualitativ zu Handsegmentierungen vergleichbare Etikettierung liefern. Stil/sprachenbezogenes handsegmentiertes Material ist meist nicht verfügbar bzw. bereits vorhandenes manuelles S&E-Material für die Generierung der statistischen Ausspracheregeln zu ''stilspezifisch'' und daher nicht für andere Sprachstile/Sprachen verwendbar. Unter Verwendung einer ausreichenden Menge von Expertenregeln für Aussprachevarianten anstelle von Handsegmentierungen/-etikettierungen kann durch die iterative Einbindung dieser zunächst ungewichteten Expertenregeln in einem Spracherkennungsprozeß eine äquivalente S&E entstehen, bei der die Effizienz durch statistische Gewichtung der im Datenmaterial gesehenen Regeln jedoch weitgehend bewahrt wird.
Bernard, J.
-
Quadratic Time-Frequency Representations For Signals Passing Through Dispersive Systems
J. Bernard, S. Montresor, J.-H. Thomas and C. Depollier
[A]
The aim of this work is to study the propagation of an acoustic wave in porous media using quadratic time-frequency representations (QTFR), for example the Bertrand distribution. Because of the dispersive characteristic of such a system, the wave velocity in the porous structure is a complex function of the frequency, i. e., the energy of the signal carried by each frequency has is own velocity. So, a sample of porous medium is excited by an ultrasonic pulse, and the QTFR of the output signal is observed to evaluate the group delay law, function of the frequency, and then the parameters of the material.
The relevance of such signal processing tools is their capacity to concentrate the energy of a signal in a two-dimensions plane (time-frequency, time-scale,...) along his group delay law. In the case of propagation in porous media, the group delay law is compared to a power law in the time-frequency plane. Finally, the properties of the Power Class of QTFR are used. This class of representations allows to generate a large number of QTFR and each of them matches with one adapted power law in terms of lisibility and the concentration of energy in the time-frequency plane. Hence, to choose the most relevant
representation, concentration measurement tools as Renyi entropy are used. Here, the
situation where a signal passes through a dispersive system which includes a power law
group delay to the signals is considered. So, a QTFR which localizes efficiently this kind
of signals is needed as well as the Wigner-Ville QTFR localizes the linear chirp signal.
Bernhard, U.
-
Vorbeifahrgeräusch-Simulation mittels Hochlaufmessung mit der Mikrofonstafette auf einem Akustikrollenprüfstand [DAGA 2002 (Bochum)]
R. Wedel and U. Bernhard
[A]
In der Umsetzungsphase ''Road to Lab to Math'' wurde ein Mess- und Berechnungsverfahren zur Vorhersage des Vorbeifahrgeräusches nach ISO 362 entwickelt, mit dem zahlreiche Versuchsträger eingespart werden können. Benötigt wird ein Entwicklungsfahrzeug, dass mit dem zu untersuchenden Motor ausgerüstet ist. Damit kann das Vorbeifahrgeräusch für alle für diesen Motor vorgesehenen Getriebe- (MT, AT, CVT etc.) und Achsvarianten prognostiziert werden. Als Berechnungsparameter wird der aus der ISO 362 resultiernde Drehzahlverlauf über der Fahrzeugposition benötigt. Dieser kann aus einer realen Vorbeifahrmessung oder einer Berechnung (Fahrzeuglängsdynamík) stammen. Hieraus resultiert eine sogenannte ''Hybridmethode'', die einerseits aus Mess- und andererseits aus berechneten Daten besteht. Durch Addition des Reifengeräusches unter Traktion, das unter ''Realbedingungen'' ermittelt wird, erhält man Daten, die vergleichbar mit realen Messungen sind.
-
Verfahren zur Bestimmung des Schallanteils Karosserieflächen unter Betriebsanregung mittels Doppelpuls – ESPI [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Gewalt and U. Bernhard
[A]
Das Ziel einer Betriebsschwingungsmessung an einer Fahrzeugkarosserie ist es, die Flächen zu identifizieren, die für ein Geräuschproblem verantwortlich sind. Dazu ist es notwendig den Zusammenhang zwischen den gemessenen Schwingungsformen und dem Innengeräusch herzustellen. Im Vortrag wird ein Verfahren vorgestellt, das eine Synthese des Innengeräusches aus den gemessenen Schwingungsformen der Blechflächen und dem akustischen Übertragungsverhalten der Fahrgastzelle erlaubt. Die Schwingungsformen der Karosserieflächen unter Betriebsanregung werden mit DP - ESPI (Doppelpuls - Electronic Speckle Pattern Interferometry) bestimmt. Aus den Daten der einzelnen Flächen wird eine dreidimensionale Gesamtansicht des Schwingungsverhaltens der Karosserie zusammengesetzt. Vorteile dieses Verfahrens sind, dass die Schwingungsformen dreidimensional dargestellt und animiert werden können. Dadurch wird die Beurteilung des Schwingungsverhaltens wesentlich vereinfacht. Das akustische Übertragungsverhalten des Innenraumes (akustische Empfindlichkeit) wird mit einem inversen Verfahren bestimmt. Der Beitrag der einzelnen Blechflächen zum Gesamtgeräusch ergibt sich aus der komplexen Multiplikation der Schwingschnelle und der akustischen Übertragungsfunktion. Die einzelnen Komponenten der Geräuschanalyse werden als Zeiger in der komplexen Ebene oder als Farbdiagramm in dem dreidimensionalen Modell dargestellt. Anhand dieser Darstellungen lassen sich die am stärksten abstrahlenden Flächen identifizieren und die Wirkung einzelner Maßnahmen abschätzen. Die Geräuschsynthese wird am Beispiel eines Fahrzeuges der unteren Mittelklasse gezeigt. Im Vergleich zum gemessenen Innengeräusch werden noch bestehende Probleme des Verfahrens aufgezeigt und deren Lösungsmöglichkeiten diskutiert.
-
Vorhersage des virbroakustischen Übertragungsverhaltens gekoppelter Strukturen mittels der FBS-Methode am Beispiel eines Fahrschemels [DAGA 2003 (Aachen)]
A. Böhm and U. Bernhard
[A]
Die Frequency Based Substructuring Methode (FBS-Methode) erlaubt es das Übertragungs-verhalten gekoppelter Substrukturen auf der Basis von Übertragungsfunktionen der ungekoppelten Substrukturen zu berechnen. Die Beschreibung der Substrukturen kann sowohl experimentell als auch numerisch erfolgen. Im Entwicklungsprozess ist eine effiziente Beurteilung verschiedener Varianten einer Komponente möglich, da nur die modifizierte Komponente und nicht die Gesamtstruktur neu berechnet werden muß. Im Rahmen von Troubleshooting kann das Verhalten des Gesamtsystems bei Modifikationen der numerisch beschriebenen Komponente effektiv beurteilt werden. Es wurde die Kopplung eines Fahrschemels mit einem Trimmed Body betrachtet. Die Beschreibung des Trimmed Bodys erfolgte experimentell, die des Fahrschemels experimentell und numerisch. Es werden die mittels der FBS-Methode berechneten vibroakustischen Übertragungsfunktionen der elastisch gekoppelten Struktur für die beiden Beschreibungen des Fahrschemels vorgestellt und mit den direkt gemessenen Übertragungsfunktionen verglichen. Es wird gezeigt, dass der Einfluß einer Modifikation des Fahrschemels auf das Übertragungs-verhalten mit beiden Beschreibungsmöglichkeiten vorhergesagt werden kann. Der nach der FBS-Methode zu erwartende Unterschied zwischen einer starren und elastischen Kopplung der Substrukturen wird dem am Gesamtsystem festgestellten gegenübergestellt.
Berraki, M.
-
Radiation of Directional Seismic Sources within a Layered Half Space [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Berraki, B. Dubus and A. Baroni
[A]
The aim of 4D-surveying, a recent development in seismic, is to monitor the changes in the subsurface in time. Thus, measurements are continuously repeated with the same space configuration : reliability and repeatability of the acquisition footprint are key requirements for 4D surveys.
The Weathered Zone (WZ) is the main cause of source signal fluctuations, polluting the signal coming from reservoir variations. This zone is directly located beneath the surface and its mechanical properties vary with weather. To eliminate this perturbation, a directional source, buried under the WZ and radiating downwards, is analyzed here.
Two models are developed considering that the source size to wavelength ratio is small.
Firstly, Green's tensor for the half space is derived using the Cagniard De Hoop's method (CDHM, [1]). Two signals are used to compute synthetic seismograms for the directional source : a quasi harmonic excitation, which provides radiation patterns of the source, and a Ricker signal (gaussian in the frequency domain) which is a typical seismic signal.
Secondly, a source buried in a half space covered by a layer (the WZ) is considered.
As the CDHM, would be intricate in this case, the Green's tensor in a layer is computed using the Discrete WaveNumber Method (DWNM, [2]). The solution is then propagated using the reflectivity method. Seismograms are computed for different WZ properties to validate the directional source concept.
References
[1] Johnson, L. R., 1974. Geophys., J., R., astr., Soc., 37, 99-131.
[2] Bouchon, M., 1981. Bull., Seism., Soc., Am., 71, 4, 959-971.
Berthommier, F.
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Adaptive Audio-Visual Speech Recognition with Distorted Audio and Video Data [DAGA 2005 (München)]
M. Heckmann, F. Berthommier, C. Savariaux and K. Kroschel
[A]
Die Kombination von akustischen und visuellen Signalen bei der Spracherkennung führt insbesondere bei starken Hintergrundstörungen zu starken Verbesserungen. Abhängig von den Störungen im akustischen oder visuellen Kanal ist es nützlich, den Einfluss der beiden Kanäle während der Erkennung zu steuern. Wir präsentieren ein System, welches in der Lage ist den Grad der Störungen im akustischen Kanal zu schätzen und abhängig davon dessen Einfluss bei der Erkennung zu kontrollieren. Des weiteren zeigen wir, dass in den meisten Fällen Störungen im visuellen Kanal unberücksichtigt bleiben können ohne damit die Erkennungsergebnisse signifikant zu beeinträchtigen. Hierzu vergleichen wir die mittels des von uns entwickelten Systems zur Schätzung der Gewichte erzielten Ergebnisse mit Ergebnissen, die durch eine manuelle Anpassung der Gewichte an die Störungen im akustischen und visuellen Kanal erreicht werden.
Für die Tests verwenden wir eine audio-visuelle Datenbank, welche kontinuierlich gesprochene englische Ziffernfolgen enthält. Dem akustischen und visuellen Kanal wurden dabei unterschiedliche Störungen bei unterschiedlichen SNR-Werten (Signal to Noise Ratio) hinzugemischt. Das Erkennungssystem basiert auf einem hybriden System bestehend aus einem künstlichen neuronalen Netz und einem Hidden-Markov-Model. Damit ist es uns möglich direkt die von dem neuronalen Netz geschätzten a-posteriori Wahrscheinlichkeiten zu gewichten.
Berti, S.
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Pre-attentive change detection as indexed by the mismatch negativity event-related potential component
E. Schröger and S. Berti
[A]
The mismatch negativity (MMN) is a component of the event-related brain potential elicited by an irregular sound occurring in a series of sounds setting up a regularity. It peaks between 100 and 250 ms after onset of the irregularity. EEG, MEG, and fMRI data indicate that it is mainly generated in temporal and partly in frontal cortex. It is explained by a memory comparison mechanism in which the sensory representation of a current sound is mismatched to a neural model of the regularity established by the preceding stimulation. In other words, from the elicitation of MMN it can be inferred that a regularity has been established in the brain and that a deviancy from this regularity has been detected. Importantly, MMN is even elicited when the sounds are not attended. This pre-attentive scanning of the auditory environment for deviations from some regularity enables the involuntary switching of attention towards potentially meaningful events. Interestingly, MMN is not only elicited by ''simple'' deviations where an isochronous sequence of identical sounds is interrupted but also by the violation of abstract rules, and it even has some extrapolatory power. Thus the pre-attentive change-detection system underlying MMN reveals a considerable degree of adaptivity and may be regarded as an intelligent system operating at sensory level.
Berton, A.
-
Voice control for in-car applications: present and future [DAGA 2008 (Dresden)]
A. Berton
[A]
State-of-the art in-car speech dialog systems provide assistance in
operating audio, phone and navigation systems. This contribution
discusses past and present in-car speech dialog systems and then looks
into future trends in this field.
The first automotive speech dialog system, introduced in 1996, was able
to handle dailing by number and name. Our current benchmark system
includes radio station name and frequency selection and an efficient
way to input destinations by voice. What functions do drivers and
passengers want to be able to control by voice in the future?
Users definitely expect to be able to use voice entry as efficiently for
points of interest as for destination input. Another application that
is very close to market is music selection. More and more users are
bringing their music to their cars and and want to control this
function by voice. Both media and navigation applications present a
number of new challenges: multi-lingual and cross-lingual voice input,
partial-name input, control of applications on CE devices.
The next generation of in-car speech dialog systems will have to be
able to handle internet information provided in the car. This paper
presents three architectures for handling such information.
!!! FORTSETZEN IM PROGRAMMHEFT !!!
Best, H.
-
VDA-Spezifikation für Kfz-Freisprecheinrichtungen [DAGA 2002 (Bochum)]
H.W. Gierlich, F. Kettler, W. Balduin, H. Best, M. Dietz, G. Eisner, A. Hanke, B. Heise and M. Schaible
[A]
Die im Rahmen des VDA Arbeitskreises ''Autotelefon'' entwickelte Spezifikation definiert Anforderungen und Messverfahren für Kfz-Freisprecheinrichtungen sowie für Mikrofone zum Einsatz für Kfz-Freisprecheinrichtungen. Sie beinhaltet sowohl die Anforderungen für ab Werk verbaute Einrichtungen als auch für Nachrüstlösungen. Alle Tests dieser Spezifikation werden unter Einbeziehung der akustischen Schnittstelle (Mikrofon/Lautsprecher) durchgeführt. Zusätzlich zu den Standard-Telefonometrie-Parametern werden spezielle Tests beschrieben, die wichtige Parameter in der Gegensprechsituation sowie zur Hintergrundgeräuschübertragung beschreiben. Im Vortrag wird diese Spezifikation erläutert. Das Hauptaugenmerk richtet sich hierbei auf die Beschreibung Testumgebung, der wesentlichen Parameter sowie Erläuterungen zur Ableitung der Grenzwerte.
Bethke, C.
-
Messung der Trittschallminderung verschiedener Deckenauflagen mit unterschiedlicher Anregung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
G. Raabe, A. Schmitz and C. Bethke
[A]
Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit der Messung der Norm-Trittschallpegel von Decken bzw. der Trittschallminderung von Deckenauflagen; die im Rahmen eines gemeinsamen Projektes des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik und der Physikalisch Technischen Bundesanstalt durchgeführt wurden. Im Rahmen des Projektes wurden dabei an verschiedenen Deckenkonstruktionen (Beton- u. Holzdecke) mit unterschiedlichen Deckenauflagen (Teppichauflage u. Gummimatte) Messungen der Norm-Trittschallpegel mit zwei verschiedenen Anregungsarten vorgenommen. Die Anregung der Deckensysteme erfolgte zum einen mit dem bekannten Norm-Trittschall-Hammerwerk und zum anderen mit einer insbesondere in Japan sehr verbreiteten Anregung mittels eines fallenden Gummiballs. Ferner wurde für ausgesuchte Fälle das kinematische Verhalten des anregenden Systems zusätzlich erfaßt, um so einen Vergleich der meßtechnisch gewonnenen Ergebnisse mit den Modellrechnungen des Fraunhoher-Institutes durchführen zu können. Die Meßergebnisse werden vorgestellt und mit den Modellrechnungen verglichen. Ferner werden die Auswirkungen der Untersuchungen auf die Entwicklung eines Labormeßverfahrens diskutiert.
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Winkel- und Impedanzfehler an einer Modellanordnung aus zwei Monopolen [DAGA 2002 (Bochum)]
V. Wittstock and C. Bethke
[A]
Bei der Bestimmung der Schallleistung nach dem Hüllflächenverfahren kommt es zu systematischen Abweichungen zwischen Schallleistungen, die durch Schalldruck- und durch Intensitätsmessungen ermittelt wurden. Ein Vergleich von Ergebnissen, die nach unterschiedlichen Verfahren erzielt wurden, ist somit nur bedingt möglich. In den zuständigen Normenarbeitskreisen DIN NALS A4 und ISO SC1/TC43/WG28 besteht Konsens darüber, dass die Diskrepanz langfristig abgebaut werden sollte und dass als richtige Schallleistung die nach dem Intensitätsverfahren bestimmte anzusehen ist. Damit ergibt sich die Notwendigkeit, die beim Schalldruck-Hüllflächenverfahren auftretenden Fehler zu korrigieren. Aus der Literatur sind verschiedene Ansätze bekannt, um zwei der wesentlichen Fehlerquellen, den Impedanz- und den Winkelfehler theoretisch zu berechnen. Die Diskussion über eine praxistaugliche und allgemeingültige Korrektur wird derzeit geführt. Als ein Beitrag dazu werden am Beispiel einer Modellanordnung aus zwei im festen Abstand angeordneten Monopolen der Impedanz- und der Winkelfehler sowohl theoretisch als auch experimentell ermittelt und es wird überprüft, ob ein vorliegender Korrekturvorschlag zur Berücksichtigung des Winkelfehlers für diesen Modellfall zutrifft.
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Bestimmung der Fußimpedanz während des Gehvorgangs [DAGA 2003 (Aachen)]
W. Weise, C. Bethke and W. Scholl
[A]
Beim Anregen von Decken mit dem Normhammerwerk nach ISO 140 weichen die Geräuschentwicklungen auf vielen Decken stark von denen bei Anregung durch gehende Personen ab. Ursache hierfür ist, dass die mechanischen Quellimpedanzen von Gehern und Hammerwerk völlig verschieden sind. Um Ersatzquellen für Trittschallanregung weiterentwickeln zu können und die Übereinstimmung solcher Ersatzquellen mit realen Gehern auf verschiedenen Decken Vorhersagen zu können, ist es notwendig die Quellimpedanz von Gehern zu bestimmen. Da diese Impedanz jedoch starke Nichtlinearitäten aufweist, liefert die einfache Messung mit einem Impedanzmesskopf keine hinreichend sicheren Ergebnisse. Deshalb wird zur Zeit ein Messverfahren entwickelt, mit dem die Impedanz unter den dynamischen Verhältnissen des Auftrittvorgangs ermittelt werden kann. Im vorliegenden Beitrag werden erste Ergebnisse vorgestellt.
-
Der Einfluss meteorologischer Bedingungen auf bauakustische Messungen [DAGA 2003 (Aachen)]
V. Wittstock and C. Bethke
[A]
Nach dem derzeitigen Stand der Normung kann mit zwei verschiedenen Methoden festgestellt werden, ob in einem Messraum annähernd Freifeldbedingungen vorliegen. Beim ersten Verfahren wird der Schalldruckverlauf in Abhängigkeit vom Abstand von einer Punktschallquelle gemessen. Liegen die so ermittelten Schalldrücke innerhalb einer Toleranz um den theoretisch im Freifeld zu erwartenden Verlauf, so können in dem durch die Messpfade aufgespannten Raumvolumen Schallleistungsbestimmungen nach dem Schalldruckhüllflächenverfahren in der Genauigkeitsklasse 1 durchgeführt werden, d.h. dieses Raumvolumen ist als hinreichend reflexionsarm qualifiziert. Beim zweiten Verfahren wird hingegen lediglich eine konkrete Schallfeldsituation betrachtet, die sich aus der Kombination von Quelle und Messraum ergibt. Gemessen werden die Schalldruckmittelwerte auf unterschiedlich großen Hüllflächen. Weichen die aus den verschiedenen Schalldruckmittelwerten berechneten Schallleistungen weniger als 0,5 dB voneinander ab, so qualifiziert sich das Messergebnis ohne weitere Umgebungskorrektur mit der Genauigkeitsklasse 1. Bei Abweichungen von mehr als 0.5 dB ist dagegen eine Umgebungskorrektur durchzuführen. Ist diese Korrektur kleiner als 2 dB, so ergibt sich Genauigkeitsklasse 2, bei noch größeren Korrekturen Genauigkeitsklasse 3. In der vorgestellten Untersuchung werden Ergebnisse aus beiden Verfahren, die im gleichen Messraum gewonnen wurden, miteinander verglichen. Insbesondere wird untersucht, ob es möglich ist, verschieden großen Raumvolumen unterschiedliche Genauigkeitsklassen zuzuordnen und wie dies mit den beiden derzeit gebräuchlichen Verfahren erfolgen kann.
-
Vergleich von Methoden zur Qualifikation reflexionsarmer Räume [DAGA 2003 (Aachen)]
V. Wittstock and C. Bethke
[A]
Bei bauakustischen Messungen sind sowohl der Luftdruck als auch die Temperatur Schwankungen unterworfen, die einerseits durch verschiedene Wetterlagen und andererseits durch unterschiedliche geographische Höhen der Messorte bedingt sind. Bislang wurden die Auswirkungen dieser Schwankungen vernachlässigt. Da jedoch die Messunsicherheiten in der Bauakustik generell als zu hoch angesehen werden, wurde nun die Auswirkung von Druck- und Temperaturschwankungen auf das Schalldämmmaß, den Normtrittschallpegel und weitere bauakustische Messgrößen untersucht. In einer theoretischen Analyse konnten dabei systematische Einflüsse sowohl der Temperatur als auch des Luftdrucks aufgezeigt werden. Eine Höhenänderung von 500 m verursacht demnach sowohl beim Schalldämmmaß als auch beim Normtrittschallpegel eine Änderung von ca. 0,5 dB. Temperaturbedingte Schalldämmmaß- bzw. Normtrittschallpegeländerungen sind etwas geringer, betragen aber immer noch 0,3 dB bei einer Temperaturänderung um 20 K. Durch Messungen an einem verkleinerten Prüfstandsmodell wurde dieses Ergebnis überprüft, indem die Untersuchungen unter wesentlich geringeren als den üblichen Luftdrücken durchgeführt wurden. Dies war erforderlich, um den quantitativ schwach ausgeprägten Effekt gegenüber der Messunsicherheit zu vergrößern. Für einschalige Bauteile wurde das theoretisch erzielte Resultat durch die Experimente bestätigt. Die Messergebnisse der zweischaligen Bauteile streuen demgegenüber wesentlich stärker, jedoch sind die Auswirkungen von Luftdruckschwankungen tendenziell eher stärker ausgeprägt als bei den einschaligen Bauteilen. Somit erscheint eine generelle Korrektur in den einschlägigen Messnormen angebracht.
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Zur Unsicherheit von Terz-Schalldruckpegeln [DAGA 2006 (Braunschweig)]
V. Wittstock and C. Bethke
[A]
Die direkten Messgrößen für viele Messverfahren in der angewandten Akustik sind die Terz-Schalldruckpegel an einzelnen Punkten im Schallfeld. Unter Anwendung diverser Mittelungsprozeduren und Korrekturen werden aus diesen Messwerten z.B. Luftschall-Dämmungen, Schall-Leistungen, Norm-Trittschallpegel oder auch Emissions-Schalldruckpegel berechnet. Die Unsicherheit der Terz-Schalldruckpegel ist somit Bestandteil des Unsicherheitsbudgets für all diese Messgrößen. Trotz dieser zentralen Rolle der Terz-Schalldruckpegel gibt es bislang keine Abschätzung des zugehörigen Unsicherheitsbeitrags.
Um diese Lücke zu füllen, wurde an der PTB ein Unsicherheitsbudget für den Terz-Schalldruckpegel aufgestellt. Den Ausgangspunkt hierfür bildet die IEC 1260, in der die Spezifikationen für Terz-Analysatoren festgelegt sind. Für zwei konkrete Messsituationen, eine Einzelpunktmessung im Freifeld und eine Einzelpunktmessung in einem Bauakustik-Prüfstand, wurden die Unsicherheitsbeiträge berechnet, und es ergab sich eine Unsicherheit von 0,4 dB im mittleren Frequenzbereich.
Um das Ergebnis für das Freifeld experimentell zu überprüfen, wurden mit insgesamt 5 völlig verschiedenen Messketten an einer Reihe von Punkten Schalldruckmessungen durchgeführt. Die Abweichungen zwischen den mit verschiedenen Messketten erzielten Ergebnissen bestätigen die rechnerisch ermittelte Unsicherheit.
Für eine Überprüfung der Diffusfeld-Unsicherheit wurden Ergebnisse der Bauakustik-Vergleichsmessungen herangezogen. Auch hier wird die rechnerisch ermittelte Unsicherheit durch die Experimente bestätigt.
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Errichtung eines Halbfreifeldraumes und Überprüfung der Eignung für Schallmessungen im Hörfrequenz- und hörnahen Ultraschallbereich [DAGA 2006 (Braunschweig)]
A. Gerlach, V. Wittstock and C. Bethke
[A]
Schallmessräume werden überwiegend für den Hörfrequenzbereich bis 16 kHz konzipiert. Für unsere Aufgaben wurde ein reflexionsarmer Halbraum für Messungen im Hörfrequenz- und hörnahen Ultraschallbereich errichtet. Daher haben wir bei der Ausführung auf eine reflexionsarme Gestaltung aller Raumelemente auch im Ultraschallbereich geachtet, insbesondere bei der Tür, der Beleuchtung und den elektrischen Anschlüssen. Einige Details der Gestaltung stellen wir vor. Die Eigenschaften des Schallmessraumes haben wir durch den Vergleich der räumlichen Abnahme des von einer Prüfschallquelle erzeugten Schalldrucks mit dem theoretischen Verlauf in einem idealen reflexionsfreien Halbfeld beurteilt. Bei dieser Abnahmemessung waren gegenüber ISO 3745 Anhang A einige zusätzliche Überlegungen erforderlich. Wir haben eine geeignete Schallquelle ausgewählt und die Einrichtung zum Führen des Mikrofons angepasst. Wir diskutieren ausgewählte Ergebnisse der mit reinen Sinustönen ausgeführten Messungen.
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Zum Einfluss der Hohlraumbedämpfung auf die Schalldämmung bei abgehängten Unterdecken [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Schmelzer and C. Bethke
[A]
In Gebäuden in Skelettbauweise werden die einzelnen Räume häufig durch Ständerwände voneinander abgegrenzt und mit einer abgehängten Decke versehen. Zwischen dieser abgehängten Decke und der darüberliegenden Massivdecke entsteht ein Luftvolumen und damit ein Nebenweg für Schallübertragung.
Die Norm ISO-140-9:1985 beschreibt die Messung der Schalldämmung bei dieser Anordnung. Darin wird der raumübergreifende Lufthohlraum in der auf zwei Räume begrenzten Anordnung durch seitliche Absorber im Deckenhohlraum simuliert. Es wurde untersucht, inwieweit diese Absorberanordnung die Schalllängsdämmung der Unterdecke beeinflusst und ob die normalerweise vorliegende Viel-Raum-Konstellation richtig repräsentiert wird.
Dieser Einfluss hängt von weiteren Randbedingungen ab: z.B. haben unterschiedliche Aufbauten der Unterdecke in Form verschiedener Materialien und Knotenausbildungen Einfluss auf die Schalldämmung, ebenso die Abhänghöhe und die ansonsten im Hohlraum noch vorhandene Dämpfung, was ebenfalls untersucht wurde.
Im Vortrag werden die Ergebnisse der genannten Untersuchungen dargestellt.
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Zur Messung der Längsdämmung in normalen Schalldämmprüfständen [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Schmelzer and C. Bethke
[A]
Viele Prüfstellen verfügen nicht über die zur Messung der Längsdämmung erforderlichen Prüfstände und bauen die Prüfobjekte darum seitlich in normale Wandprüfstände ein. Diese Verfahrensweise, insbesondere der Einfluss des dabei entstehenden schmalen Luftvolumens war in einem Projekt untersucht worden. Dabei hatte sich besonders bei dünnwandigen, leichten Prüfobjekten ein deutlicher Einfluss des seitlichen Luftvolumens und dessen Bedämpfung gezeigt.
Für diese Gruppe von Prüfobjekten sind nun weitere Messungen - erneut an Modellprüfständen - durchgeführt worden. Dabei wurden besonders zweischalige Bauteile und bestimmte Einbauformen des Dämmmaterials - vollflächig am Prüfobjekt oder als Belag an Decke, Boden und den Seiten des Luftvolumens - auf das Auftreten der oben genannten Effekte untersucht.
Das einschalige Prüfobjekt zeigte eine hohe Empfindlichkeit hinsichtlich Variationen des Rückraums und seiner Bedämpfung. Bei der Untersuchung mit umrandender Bedämpfung des Rückraums wurde darüber hinaus noch ein Einfluss der Positionierung und damit indirekt auch der Dicke des eingefügten Dämmmaterials festgestellt.
Demgegenüber zeigten sich die zweischaligen Prüfobjekte unempfindlich hinsichtlich der ausgeführten Variationen des Rückraums und seiner Bedämpfung. Im Vergleich mit dem einschaligen Prüfobjekt fand auch keine Veränderung des Werts der Längsdämmung statt.
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Bauakustische Modellmessungen zur Ermittlung systematischer Einflüsse bei der Luftschall-Dämmung [DAGA 2008 (Dresden)]
V. Wittstock and C. Bethke
[A]
Eine zentrale bauakustische Kenngröße ist die Luftschalldämmung. Ihr bauteilspezifischer Wert wird üblicherweise in genormten Prüfständen ermittelt. Solche Prüfstände zeichnen sich u.a. durch unterschiedlich große Sende- und Empfangsräume von mindestens 50 m Volumen, Prüflingsgrößen von ca. 10 m sowie spezielle Nachhallzeiten aus. Beim Einsatz am Bau liegen diese Bedingungen jedoch nicht generell vor, so dass die Frage steht, wie groß die Unterschiede zwischen Schalldämmungen am Bau und im Labor sind.
Gefördert vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) wurde an der PTB ein Projekt durchgeführt, bei dem dieser Frage anhand von Modellmessungen nachgegangen wurde. Dabei zeigte sich, dass das bewertete Schalldämm-Maß am Bau um ca. 1 dB unter den Laborwerten liegt. Dieser Unterschied kann auch durch Einbringen von Diffusoren und zusätzlicher Absorption nicht nennenswert reduziert werden.
Betke, K.
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Messung der Unterwasser-Schallabstrahlung einer Offshore-Windenergieanlage [DAGA 2003 (Aachen)]
K. Betke, M. Schultz-von Glahn, A. Petersen and J. Gabriel
[A]
Derzeit laufen Planungen und Genehmigungsverfahren für über 5000 Windenergieanlagen (WEA) in der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) in Nord- und Ostsee; jede einzelne Anlage wird 3 bis 5MW Nennleistung haben. Nicht nur die von sehr starken Rammgeräuschen gekennzeichnete Bauphase, auch der reguläre Betrieb der Anlagen kann eventuell eine akustische Belastung der Meeresfauna bedeuten. Schall wird dabei überwiegend durch die von Getriebe und Generator verursachten Biegeschwingungen des Turmmantels ins Wasser eingeleitet. Diese Schallabstrahlung kann theoretisch oder numerisch bislang nur ungenau prognostiziert werden. An einer bestehenden Offshore-WEA der 1.5-MW-Klasse wurden daher die Schwingungen der Turmwand an mehreren Positionen über und unter Wasser gemessen und gleichzeitig der Hydroschall in verschiedenen Abständen zur Anlage registriert. Die Ergebnisse werden mit audiologischen Daten von Meeressäugetieren verglichen.
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Underwater noise emissions from offshore wind turbines [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Betke, M. Schultz and R. Matuschek
[A]
In areas with an extensive use of wind energy, it has become difficult to find appropriate sites for new wind turbines. This is one of the reasons for establishing an offshore wind energy industry. Moreover, it is assumed that the stronger and steadier flows of electricity from sea winds will make up for the extra expense of building turbines offshore. Numerous wind farms are planned or proposed to be raised in the German parts of the North Sea and the Baltic, with a total of more than 5000 turbines of 2.5 to 5 MW each.
During construction, pile driving operations can produce maximum underwater sound pressures of several kPa at 1 km, which might be harmful to the sea fauna, in particular to mammals like harbour porpoises or seals. Wind turbines in operation may also emit gearbox and generator noise into the water. In this paper, we will present various hydroacoustic measurements made at various distances from offshore pile drivers. Furthermore, underwater noise radiated from a 2 MW class turbine has been measured over a 4-week period. Results, sound radiation mechanisms and ecological implications will be discussed.
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Minderung von Unterwasserschall bei Offshore-Rammarbeiten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Schultz-von Glahn and K. Betke
[A]
Beim Bau von Offshore-Windenergieanlagen werden Stahlrohre von mehreren Metern Durchmesser bis zu 30 m in den Meeresboden gerammt. Überwiegend wird dazu die bewährte Impulsrammtechnik eingesetzt. Dabei werden unter Wasser sehr starke Schallimpulse erzeugt; z.B. können in 1 km Abstand noch Spitzenschalldrücke von mehreren tausend Pascal auftreten. Diese Geräusche sind für Meereslebewesen potenziell gefährlich. Die Baugenehmigungen enthalten deshalb die Auflage, dass die Arbeiten nach dem Stand der Technik so geräuscharm wie möglich erfolgen müssen, aber auch konkrete Schalldruck-Grenzwerte. Schallschutzmaßnahmen sind daher erforderlich. Die Wirksamkeit verschiedener Abschirmungen wurde zunächst anhand von Modellrechnungen untersucht. Des weiteren werden Messungen an einem Stahlrohr vorgestellt, dessen Abmessungen mit denen bei realen Bauvorhaben vergleichbar sind (2,20 m Durchmesser, 50 mm Wandstärke). Erprobt wurden ein Neoprene-Vorhang sowie eine Ummantelung des Rammguts aus stark lufthaltigem Material.
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Vergleichbarkeit von Emissions- und Immissionsmessungen an Windenergieanlagen [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Matuschek, M. Schultz-von Glahn, K. Betke and H. Remmers
[A]
Die Messung der Schallemissionen von Windenergieanlagen (WEA) erfolgt nach den Vorgaben der DIN EN 61400. Demzufolge wird die Schallleistung einer Anlage über eine Immissionsmessung mit Hilfe eines Bodenmikrofons ermittelt. Das Verfahren hat den Vorteil, dass a) Störgeräusche durch Wind minimiert werden und b) der Einfluss des Bodens auf die Schallausbreitung eliminiert wird.
Die Messung der Schallimmissionen einer WEA wird üblicherweise mit einem Mikrofon auf der Höhe des maßgeblichen Immissionsortes gemäß TA-Lärm durchgeführt (in Höhen 2 m). Bei dieser Anordnung wird der Einfluss der Bodens auf die Schallausbreitung zwischen Quelle und Empfänger wirksam.
Bei Immissionsmessungen an einem Ersatzmessort muss für die Ermittlung der Beurteilungspegel am Immissionsort eine Ausbreitungsberechnung nach ISO 9613-2 durchgeführt werden. Wenn diese Berechnung auf der Basis eines nach DIN EN 61400 gemessenen Schallleistungspegels durchgeführt wird, kommt es zu systematischen Abweichungen zwischen gemessenen und berechneten Immissionspegeln. Diese Abweichungen treten ebenfalls auf, wenn Immissionsprognosen für Windparks erstellt werden.
Bettinelli, M.
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Messung und Analyse von Mund- und Nasensignalen bei der Sprachproduktion [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Bettinelli and A. Lacroix
[A]
Das Sprachsignal entsteht im allgemeinen durch die Überlagerung des Mund- und Nasensignals. Bei Aufnahmen von natürlicher Sprache liegen diese beiden Signale gemischt vor. Zur Untersuchung der Sprachproduktion bei nasalierten Lauten sind Kenntnisse über die Velumbewegung unverzichtbar. Mittels eines geeigneten Meßaufbaus wird die Abstrahlung von Lippen und Nasenlöchern akustisch separiert. Die akustische Separation erfolgt in einem schallgedämpften Meßraum mit Hilfe einer Dämmplatte. Der Raum für die Nasenabstrahlung hat die Ausmaße ca. 170 x 170 x 95 (in cm), während für die Lippenabstrahlung ein Raum von ca. 170 x 170 x 120 (in cm) zur Verfügung steht. Der Sprecher sitzt aufrecht entsprechend einer natürlichen Kopfposition. Mit den getrennt aufgezeichneten synchronen Mund- und Nasensignalen kann die Velumbewegung indirekt beobachtet werden. Aus den Kurzzeitleistungen der beiden Signale kann die Kopplung der an der Artikulation beteiligten Höhlensysteme ermittelt werden. Der Meßaufbau ermöglicht eine nahezu ungestörte Schallausbreitung; daher sind die durchgeführten Leistungs- und Spektralanalysen weitgehend unverfälscht. Bei der Auswahl des Sprachmaterials wurden insbesondere Nasale, Nasalvokale und Vokale in Kombination mit Explosivlauten berücksichtigt.
Betts, A.
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Practical aspects of successful Laser Doppler Vibrometry based measurements [DAGA 2003 (Aachen)]
K.B. Gatzwiller, K.B. Ginn, A. Betts and S. Morel
[A]
Laser Doppler Vibrometry provides for highly accurate and versatile non-contact vibration transduction in applications where it is impossible or undesirable to mount a vibration transducer onto a vibrating object. Typical applications include vibration measurements on: rotating surfaces, targets submerged in water, lightweight structures, remote targets and targets behind layers of glass. Use of Laser Doppler Vibrometry in such applications requires attention to a number of practical issues that are of paramount importance for a successful result. This paper will discuss these issues in detail and show how to deal with them such that measurement accuracy, precision and reliability are maximized. Furthermore, practical single point Laser Doppler Vibrometry applications will be used to highlight the theoretical discussions.
Betz, E.
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Pilotprojekt B17 - Akustische Untersuchungen bei Bau und Betrieb eines hochwirksamen geräuschmindernden Fahrbahnbelages [DAGA 2005 (München)]
T. Beckenbauer, B. Altreuther and E. Betz
[A]
Im Pilotprojekt des Bayerischen Umweltministeriums und der Stadt Augsburg '2-lagiger offenporiger Asphalt auf der Bundesstraße B17 in innerstädtischer Situation' wurden neben den bautechnischen Prüfungen auch eine schalltechnische Eignungsprüfung im Labor vor dem Einbau und schalltechnische Kontrollprüfungen nach dem Einbau in-situ durchgeführt. Die Laborprüfungen dienten der Anpassung und Festlegung des Schichtenaufbaus und der Mischgutzusammensetzung an die Verkehrssituation, um eine maximale Minderung der Straßenverkehrsgeräusche zu bewirken. In der schalltechnischen Eignungsprüfung und den Kontrollprüfungen wurden neben den Fahrbahneigenschaften Textur, Absorptionsgrad und Strömungswiderstand auch Nahfeldmessungen mit einem Messanhänger und Vorbeifahrtpegelmessungen durchgeführt. Ziel dieser Messungen, die seit dem Einbau im August 2003 regelmäßig wiederholt werden, ist, festzustellen, welche Veränderungen der akustischen Eigenschaften im Straßenbetrieb auftreten und in welchem Maße diese auf die Schallpegelminderung durchschlagen.
Im Mittel wurde bei dem Geschwindigkeitsniveau von 70 km/h für Pkw und Lkw eine anfängliche Minderung der Vorbeifahrtpegel von rund 7 dB erzielt. Der Zusammenhang zwischen den erzielten akustischen Fahrbahneigenschaften und den Schallpegeln wird dargestellt. Die Empfindlichkeit des Pegels der Straßenverkehrsgeräusche gegenüber Änderungen der oben genannten Fahrbahneigenschaften wird beschrieben.
Beule, B.
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Leseraktion Straßenlärm [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
B. Beule and J. Ortscheid
[A]
Der Straßenlärm wird in Deutschland in zunehmendem Maße als belästigend empfunden. Aus Lärmwirkungssicht ist es alarmierend, dass ein Großteil der Betroffenen dem Lärm oft hilflos gegenübersteht. Deshalb hat das Umweltbundesamt zusammen mit der Stiftung Warentest die ''Aktion Straßenlärm'' ins Leben gerufen: betroffene Bürger konnten sich ein Gutachten erstellen lassen, dass Belastungsdaten und Hinweise auf Lärmreduzierungsmöglichkeiten enthält. Die Ergebnisse dieser Aktion zeigen typische Probleme der lärmbelasteten Bürger mit ihrer Situation auf. Zu nennen sind u. a. Enttäuschungen über die Wirkung über bereits vollzogener Lärmminderungsmaßnahmen.
Beutelmann, R.
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Application of psychoacoustical models for speech intelligibility prediction
B. Kollmeier, T. Brand, K. Wagener and R. Beutelmann
[A]
Hearing-Impaired listeners have tremendous communication problems in a cocktail party situation.This talk will review current models that predict cocktail party performance in normal listeners and also describe the degradation of performance in sensorineurally hearing-impaired listeners.
The models can be validated by comparing human performance with numerical model predictions of auditory perception for normal and hearing-impaired listeners and with computer speech recognition.A good approximation of human auditory performance in cocktail parties seems to be an adaptive two- microphone array with a lossy dynamic compression followed by an optimum detector. A straight-forward implementation of this idea is the model by v. Hövel (1984) which has recently been updated and applied to more complex acoustic situations in our lab. It employs a filterbank with independent Equalization- and Cancellation mechanisms in each frequency band that are numerically adjusted to optimize the signal-to-noise ratio at the output.
Another important issue is the prediction of speech intelligibility in fluctuating noise as a function of the individual'sspeech reception threshold in quiet and in stationary noise (Wagener, 2003): The best prediction of human performance is obtained with a two-stage model of sentence recognition, where in a first stage the individual subunits of each word is perceived with a certain error probability. In a second stage, the recognized items are combined in a more or less faulty way to form the complete recognized words and sentences.
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Überarbeitetes Modell der binauralen Sprachverständlichkeit [DAGA 2006 (Braunschweig)]
R. Beutelmann and T. Brand
[A]
Binaurales Hören hat einen erheblichen Einfluss auf die Sprachverständlichkeit in störgeräuschbelasteter und halliger Umgebung. Die Sprachverständlichkeitsschwelle (Signal-Rausch-Verhältnis, das zu einer Verständlichkeit von 50% führt, L50) kann durch Auswerten von binauralen Zeit- und Pegeldifferenzen um bis zu 12 dB verbessert werden (Bronkhorst, 2000, Acustica 86), wobei der tatsächliche Gewinn vor allem durch die räumliche Anordnung der Sprach- und Störquellen, durch die Raumakustik und einen etwaigen Hörverlust bestimmt wird. Mithilfe eines Modells binauraler Sprachverständlichkeit können sowohl Erkenntnisse über die Arbeitsweise des binauralen Gehörs gewonnen als auch Hilfestellungen bei der Hörgeräteversorgung und bei der akustischen Gestaltung von Räumen gegeben werden.
Das hier vorgestellte Modell basiert auf der Arbeit von vom Hövel (Fortschritte der Akustik, DAGA '81, 1981). Es besteht aus einer gehörorientierten Gammaton-Filterbank, einem Equalization-Cancellation-Prozess in jedem Frequenzband zur binauralen Verarbeitung und dem (monauralen) Speech Intelligibility Index. Die individuelle Hörschwelle wird durch unkorrelierte Maskierungsrauschen auf die binauralen Eingangssignale aufgeprägt. Die auf der siebten Jahrestagung der DGA vorgestellte Version (Beutelmann und Brand, 2004, ZfA Supp. 7) des Modells war in der Lage, binaurale Sprachverständlichkeitsschwellen von normal- und schwerhörenden Probanden in verschiedenen räumlichen Situationen mit einem Korrelationskoeffizienten von über 0,9 vorherzusagen. Die absoluten Schwellen konnten jedoch nicht zufriedenstellend vorhergesagt werden.
Deshalb wurde das Modell technisch überarbeitet, um vor allem die Berechnungsdauer zu reduzieren. Es konnte dadurch effizient auf eine große klinische Datenbank binauraler Sprachverständlichkeitsschwellen von 238 schwerhörenden Probanden angewendet werden, um durch Anpassung der internen Modellparameter die verbliebenen Vorhersagefehler so weit wie möglich zu eliminieren.
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Der Einfluss von Raumakustik auf die binaurale Sprachverständlichkeit in moduliertem Störgeräusch - Messungen und Modellvorhersagen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
R. Beutelmann and T. Brand
[A]
Die Sprachverständlichkeitsschwelle in realistischen Umgebungen ist von diversen Faktoren abhängig, beispielsweise von der räumlichen Anordnung der Schallquellen, der Raumakustik (frühe Reflexionen, diffuser Nachhall) und der Art der Störgeräusche (Modulation, Informationsgehalt). Eine potentielle Hörstörung des Probanden kommt als weiterer Parameter hinzu. Die genannten Faktoren interagieren miteinander und können nur in Einzelfällen getrennt betrachtet werden.
Das von Beutelmann und Brand (2006, JASA) vorgestellte Modell der binauralen Sprachverständlichkeit besteht aus einer Kombination des Equalization-Cancellation-Prinzips in mehreren Frequenzbändern mit dem monauralen Speech Intelligibility Index. Es kann bereits eine Untermenge der genannten Parameterkombinationen (eine Störgeräuschquelle mit stationärem Rauschen, Schallquellen innerhalb des Hallradius) für Normalhörende sehr gut vorhersagen, für Schwerhörende sind die Differenzen zwischen Vorhersagen und Messdaten zwar größer, aber die Korrelation zwischen Vorhersage und Messdaten ist signifikant.
Um den Parameterraum der validen Vorhersagen zu erweitern, wurden weitere Sprachverständlichkeitsmessungen mit Normal- und Schwerhörenden durchgeführt. Es wurden Sprachverständlichkeitsschwellen für alle Kombinationen von vier Raumsituationen (reflexionsarm, Wohnzimmer, Klassenzimmer, Kirche), drei räumlichen Anordnungen der Schallquellen und drei Arten von Störgeräusch (stationäres sprachsimulierendes Rauschen, Multitalker Babble, einzelner Störsprecher) gemessen.
Die Ergebnisse der Messungen sowie die Modellvorhersagen werden vorgestellt und notwendige Erweiterungen des Modells diskutiert.
Bezat, M.-C.
-
Perceptive qualification of the engine sound character ; Validation of auditory attributes using analysis synthesis method [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
V. Roussarie, F. Richard and M.-C. Bezat
[A]
For over 2 years PSA has been studying the sound identity of 4 cylinders vehicles. Using free sorting
experiences we observed that the sound of vehicles in dynamic situations such as full load acceleration can be
sorted at least in 4 categories. One category for which sound identity is pregnant in consumer's choice is the so
called 'sporty class'. Thus we focused on the link between signal and perceptive attributes of this category
through specific experiments using synthetic sounds. The aim is to qualify sporty identity using objective signal
criteria. HARTIS, the sound design software we developed using IRCAM's jMax programming environment,
allowed us to prepare re-synthesis car sounds for three main experiments :
- Influence of high engine orders on the perception of roughness,
- Influence of booming noise on the gene caused by engine sound,
- Influence of booming noise and roughness on the perception of sporty identity.
The results of those experiments highlight that roughness and booming noise can influence perception of sporty identity in different ways. Indeed we emphasized subject classes with different representation of a sporty car sound. In addition, we now have signal keys to explain the perception of different roughnesses and the annoyance caused by booming noise. Those experiments highlighted the fact that different sporty identities exist, and emphasized important signal criteria
for each sporty class observed.
Biber, J.
Bickel, P.
Biebel, U.W.
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Reaktionen auditorischer Mittelhirnneurone auf Schwebungen im Modulationsraum [DAGA 2000 (Oldenburg)]
U.W. Biebel, G. Langner and J.L. Verhey
[A]
Zeitliche Schwankungen der Umhüllenden in akustischen Signalen werden zum großen Teil auch zeitlich in das Gehirn übertragen. Diese zeitliche Codierung geschieht parallel zur bekannten spektralen Ortsabbildung der Cochlea durch die Fähigkeit der Hörnervenneurone, phasengekoppelt auf zeitliche Veränderungen der Schallsignale reagieren zu können. Im Gehirn von Vögeln und Säugetieren lassen sich vor allem im auditorischen Mittelhirn Neurone finden, die sensitiv und selektiv sind für bestimmte Modulationsfrequenzen. Sie haben dadurch gewisse Ähnlichkeiten mit Modulationsfiltern. In Modellvorstellungen zur neuronalen Analyse zeitlicher Signalaspekte wird postuliert, dass Neurone Signalperiodizitäten durch Autokorrelationsverfahren von zeitlich synchronen Aktionspotentialen detektieren können. Ein rein zeitliches Autokorrelationsmodell lässt nicht nur erwarten, dass sinusförmige amplitudenmodulierte Sinustöne (SAM) aufgrund ihrer Modulationsfrequenz zur Anregung bestimmter Zellen führen könnten. Darüber hinaus müssten alle komplexe Signale, die identische Zeitintervalle enthalten, die selben Zellen anregen. Das gilt auch für solche Signale, die nicht explizit die Modulationsfrequenz enthalten auf die diese Zellen unter SAM Stimu lation abgestimmt sind. Wir beschallten im Experiment daher mit Sinustöne die entweder mit einem oder mit zwei Sinustönen moduliert waren. Im ersten Fall reagierten einige Zellen im auditorischen Mittelhirn von Chinchillas wie erwartet auf bestimmte Modulationen im Signal mit besonders starker Synchronisation. Daraufhin wurde mit dem selben Trägerton beschallt, der aber mit zwei Tönen moduliert war, die einerseits für sich alleine keine Synchronisation auslösten, andererseits aber einen Abstand voneinander hatten, welcher der zuvor bestimmten besten Modulationsfrequenz entsprach. In den meisten Fällen wurden mit diesem Stimulus Entladungen erzeugt, die Synchronisation an die Differenzfrequenz zeigten, in einigen Fällen erhöhte sich auch die Entladungsrate. Die Ergebnisse werden im Zusammenhang mit den in Psychophysik und Physiologie vorhandenen Modellvorstellungen diskutiert (siehe Verhey et al., DAGA2000)
Biermann, J.
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Ein numerisches Modell zur Untersuchung von Reifen-Fahrbahn-Geräuschen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
O. von Estorff, J. Biermann and S. Petersen
[A]
Im Rahmen der Geräuschreduzierung von Kraftfahrzeugen kommt dem Reifen-Fahrbahngeräusch eine besondere Bedeutung zu. Im Gegensatz zu anderen Schallquellen am Fahrzeug sind hier kaum passiven Maßnahmen möglich, so dass für eine Verringerung der Schallemission die Entwicklung von geräuschoptimierten Reifen und Fahrbahnoberflächen zwingend erforderlich ist. Für eine zielgerichtete und kostengünstig Geräuschoptimierung des Systems Reifen-Fahrbahn ist dabei die Entwicklung von Berechnungsmodellen sinnvoll, die es ermöglichen die Schallabstrahlung für bestimmte Reifen-Fahrbahnkombinationen zu simulieren.
Im Rahmen des gegenwärtigen Beitrags wird ein Berechnungsverfahren vorgestellt, das es ermöglicht, das akustische Verhalten von Reifen-Fahrbahnsystemen mit Hilfe von virtuellen Prototypen zu simulieren. Die Anwendungsmöglichkeiten des Modells werden anhand von numerischen Beispielen mit realitätsnahen Reifenmodellen diskutiert. Ein Schwerpunkt der Simulationen liegt auf der Validierung des vorgestellten Berechnungsmodells. Vergleiche der numerisch ermittelten Schallabstrahlung mit Ergebnissen von entsprechenden Messungen auf dem Trommelprüfstand werden vorgestellt.
Biermann, J.-W.
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Ursachen sowie Minderungsmöglichkeiten des Geräuschphänomens „Whoop“ bei Fahrzeugkupplungen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J.-W. Biermann, A. Reitz and P. Kelly
[A]
Beim Kauf eines Fahrzeugs hat das Kriterium ''Komfort'' in den vergangenen Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Insofern verwenden die Fahrzeughersteller bei der Entwicklung neuer Fahrzeuge erhebliche Anstrengungen darauf, störende Geräusche soweit wie möglich zu vermeiden. Ein entsprechendes Geräuschphänomen stellt das sogenannte ''Whoop'' dar. Wird die Kupplung bei laufendem Motor betätigt - das Fahrzeug steht, es ist kein Gang aktiviert - so kann es zu diesem als äußerst störend empfundenen Geräusch kommen. Bis vor einiger Zeit war man der Ansicht, daß das Geräusch durch den Reibvorgang zwischen Seilzug und Kabelhülle verursacht wird. Daß diese Vermutung nicht zutrifft, zeigte der Einsatz hydraulischer Kupplungsbetätigungen. Vor diesem Hintergrund wurde am ika eine umfangreiche meß- und versuchstechnisch gestützte Untersuchung mit dem Ziel durchgeführt, Wirkzusammenhänge sowie Minderungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Im Rahmen des angebotenen Vortrages soll hierüber berichtet werden.
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Analyse des Schwingungsverhaltens von Kraftfahrzeug-Triebsträngen [DAGA 2003 (Aachen)]
T. Beckmann and J.-W. Biermann
[A]
An den Schwingungs- und Geräuschkomfort moderner Kraftfahrzeuge werden immer höhere Anforderungen gestellt. Für die Einhaltung der Komfortziele ist die Triebstrangdynamik nach wie vor von entscheidender Bedeutung. Diese hängt nicht nur von der Dimensionierung der Triebstrangbauteile, sondern zum Teil auch von der Betriebsstrategie ab. Die Analyse des dynamischen Verhaltens von Kraftfahrzeugtriebsträngen erfolgt daher heutzutage sowohl auf der Basis von Simulationsrechnungen als auch mit Hilfe von messtechnischen Untersuchungen. Der zielführende Einsatz entsprechender Entwicklungswerkzeuge für Simulation und Messung wird in diesem Beitrag anhand eines Entwicklungsbeispiels gezeigt.
Biermayer, W.
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Objective description of the required interior sound for exclusive passenger cars [DAGA 2000 (Oldenburg)]
F. Brandl, W. Biermayer and S. Thomann
[A]
Die Innengeräuschqualität von PKW's kann heute bereits mit hoher Genauigkeit objektiv gemessen werden. Für das Segment sportlicher Luxusfahrzeuge ist darüber hinaus eine markenspezifische Geräuschqualität bzw. ein spezieller Sound erwünscht, welcher zum einen als Markenmerkmal dient und zum anderen einen wesentlichen Beitrag zur Freude am Fahren liefert. Eine solche objektive Beschreibung der Innengeräuschqualität kann nur auf subjektiven Urteilen basieren, wobei sowohl die Auswahlkriterien für die Versuchspersonen als auch die Erhebungsprozesse der subjektiven Urteile sehr sorgfältig durch Anwendung statistischer Methoden optimiert werden müssen. Um eine valide Basis für das Erstellen der objektiven Kenngrößen zu schaffen, sind umfangreiche Versuchsreihen sowohl im Feld als auch im Labor erforderlich. Die Ermittlung von hoch korrelierenden objektiven Kenngrößen, welche die Innengeräuschqualität von Sport- und Luxusfahrzeugen beschreiben, wird zum einen durch signaltheoretische Ansätze, und zum anderen durch die Auswahl der passendsten Korrelationsmethoden zwischen subjektiven Daten und objektiven Parametern ermöglicht.
Bietz, H.
-
Erhöhung der Richtungsselektivität von Richtmikrophonen durch Signalkorrelation [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
W. Weise and H. Bietz
[A]
Zur Vermessung der Winkelabhängigkeit von Schallfeldern werden Mikrophone hoher Richtwirkung benötigt. Speziell in der PTB werden diese zur Bestimmung des Winkelspektrums der auf einen Testabsorber im Hallraum einfallenden Schallwellen benötigt. Mikrophone mit parabolischem Reflektor weisen zwar hohe Richtungsselektivität auf, stellen jedoch eine unerwünschte Störung des Schallfeldes dar. Die Richtwirkung marktüblicher Rohr-Richtmikrophone ist hingegen vor allem im tieffrequenten Bereich ungenügend. P. Dämmig stellte 1960 eine Anordnung von 9 Richtmikrophonen vor, die eine gegenüber einem Einzelmikrophon stark verbesserte Richtwirkung aufweist. Es wurden hierfür jedoch Mikrophone benötigt, deren Phasen- und Amplitudenverlauf im betrachteten Frequenzbereich weitgehend übereinstimmt. Für den Fall, daß zur Schallanregung ein repetierendes Signal verwendet wird, beispielsweise bei Messen der Impulsantwort mit Maximalfolgen, kann jedoch durch Ausnutzen von Korrelationseigenschaften eine beachtliche Verbesserung der Richtwirkung bereits mit einem einzelnen Richtmikrophon erreicht werden. Dazu wird dieses auf einer Kreisbahn geführt, wobei ein in der Bauakustik üblicher Drehgalgen verwendet wird. Die Methode wird vorgestellt und die Richtwirkung mit der der Anordnung mehrerer Mikrophone verglichen. Experimentelle Ergebnisse bei Verwendung von Maximalfolgen werden diskutiert.
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Untersuchungen an einem Aufbau zur Simulation des Trittschallverhaltens von Holzbalkendecken [DAGA 2003 (Aachen)]
H. Bietz and W. Scholl
[A]
Für die Bestimmung des Trittschallverbesserungsmaßes von Bodenbelägen auf Holzbalkendecken gibt es zur Zeit keine genormte Bezugsdecke, so dass jede Kombination aus Belag und Rohdecke einzeln gemessen werden muss. Entwürfe für genormte Bezugsdecken werden zur Zeit diskutiert. Ein von der Statens Provningsanstalt SP (Boras, Schweden) erarbeiteter Alternativvorschlag beschreibt eine Holzkonstruktion, die in Verbindung mit einer herkömmlichen Betonrohdecke das Trittschallverhalten einer Holzbalkendecke simulieren soll. Um die Brauchbarkeit dieses Simulators zu testen, wurde von NORDTEST ein Ringversuch initiiert, an dem auch die PTB teilgenommen hat. Über das Messprogramm des Ringversuches hinaus wurden in der PTB zahlreiche Zusatzuntersuchungen durchgeführt. Der Simulator wurde hinsichtlich einiger Konstruktionsparameter variiert, und es wurde als weiterer Belag ein Trockenestrich verwendet. Weiterhin bestand die Möglichkeit, die Beläge vergleichend auf einer ,echten' Holzbalkendecke zu messen, welche einem der im Rahmen von ISO 140 diskutierten Entwürfe entspricht. Insbesondere durch die Zusatzmessungen konnten interessante Erkenntnisse über die Möglichkeiten und Grenzen des Simulators gewonnen werden.
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Comparison of Different Methods for the Determination of the Structure-borne Noise Reverberation Time [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Bietz and V. Wittstock
[A]
Due to the implementation of new measurement standards in building acoustics (ISO 140 series, EN 12354 etc.), measurement of the structure-borne noise reverberation time has become necessary for the determination of some measurands of building acoustics. Compared to the determination of the airborne noise reverberation time, a couple of additional problems occur. Decay processes are extremely short and the curve for the decay process is difficult to evaluate because of the lack of diffusivity of the structure-borne noise fields. Different methods for excitation (shaker, hammer) are available, which unfortunately often lead to different results. This may probably be due to the interactions between excitation mechanism and test object. When using a shaker for excitation, correlation signals will generally have to be employed because of poor measurement dynamics, which requires quite intricate signal processing and extensive user knowledge. But the impulse response measured with a hammer, too, can be evaluated correctly only after applying the inverse integration. Numerous tests with a heavy-weight wall to investigate these problems were conducted in the past within the scope of an intercomparison at PTB. Experience gathered and results gained in current tests will be reported. Different measurement methods will be introduced and their applicability discussed.
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Integration des Holz- und Skelettbaus in die neue DIN 4109 [DAGA 2005 (München)]
H. Bietz and W. Scholl
[A]
Die Norm DIN 4109 ''Schallschutz im Hochbau'' regelt in ihrer aktuellen Fassung seit 15 Jahren die Anforderungen an den Schallschutz in Gebäuden und den Nachweis ihrer Einhaltung. Aus zwei Gründen wird diese Norm nun vollständig überarbeitet: Die im Bauteilkatalog der DIN 4109 beschriebenen Bauweisen bzw. die Eigenschaften der Baumaterialien haben sich teilweise geändert und die Norm muss auf die geänderten messtechnischen und rechnerischen Nachweise europäischer Art umgestellt werden. Um die Integrierung der Holz- und Leichtbauweise hinsichtlich des Bauteilkataloges und der neuen Prognoseverfahren umzusetzen wurde ein vom Deutschen Institut für Bautechnik und dem Holzabsatzfonds gefördertes Projekt initiiert, in welchem die Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig federführend ist. Die in diesem Projekt mitarbeitenden Prüfstellen haben in den letzten Jahren umfangreiche Erfahrungen im Bereich des Holz- und Leichtbaus gesammelt und sind in den einschlägigen Normungsgremien auf nationaler und internationaler Ebene aktiv, die neuen Rechenverfahren sind von ihnen teilweise mit entwickelt worden. In dem Vortrag wird über die im Rahmen des Projektes getroffenen Festlegungen bei der Erstellung des Bauteilkataloges und der Anwendung des neuen Rechenverfahrens sowie den aktuellen Sachstand des Projektes berichtet.
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Prüfstand zur Bestimmung von Installationsgeräuschen im Holz- Fertigbau - Neue Messergebnisse und Entwicklungen - [DAGA 2006 (Braunschweig)]
H. Bietz, V. Wittstock and W. Scholl
[A]
Vor ca. 2 Jahren wurde in der PTB Braunschweig in Zusammenarbeit mit dem Bundesverband Deutscher Fertigbau (BDF) ein Sanitärprüfstand in Leichtbauweise errichtet. Motivation hierfür war und ist das Fehlen eines genormten Prüftandsverfahren zur Messung von Sanitärgeräuschen im Holz-Leichtbau. Weiterhin sollten die in diesem Prüfstand stattfindenden Untersuchungen mit dazu beitragen, ein Prognosemodell für die Ausbreitung von Sanitärgeräuschen im Leichtbau zu entwickeln. Über erste Untersuchungen und Ergebnisse wurde auf der DAGA 2005 berichtet. Seitdem haben fast alle im BDF organisierten namhaften Hersteller von Fertighäusern beispielhafte Sanitärinstallationen einbauen und vermessen lassen, und es wird im Rahmen dieses Vortrages über die Ergebnisse berichtet werden. Es ist derzeit geplant, weitere Baumessungen durchzuführen, um die im Prüfstand gewonnenen Erkenntnisse zu verifizieren.
Im Hinblick auf ein geplantes Prognoseverfahren sollen sowohl am Prüfstand als auch am Bau weitere Messungen von komplexen Körperschall-Kenngrößen wie Impedanzen und Transferfunktionen erfolgen. Diese Ergebnisse sollen ebenfalls vorgestellt werden. Darüber hinaus soll die Eignung dieser Kenngrößen für die Erstellung eines Prognosemodells diskutiert werden.
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Zur Messung der dynamischen Steifigkeit mit Stoßanregung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Schmelzer and H. Bietz
[A]
Mit dem Ziel der Impedanzanpassung des Normhammerwerks an den menschlichen Geher durch Unterlegschichten sollte deren dynamische Steifigkeit bestimmt werden. In der Norm DIN EN 29052-1 (1992-08) werden dafür als Systemanregung harmonische Schwingungen und als Alternativen weißes Rauschen und Impulse zugelassen.
Vor diesem Hintergrund wurden Messungen mit Hammeranregungen durchgeführt. Ziel war es dabei, nur aus den Maximalwerten von Messgrößen während des Stoßverlaufs Aussagen über die dynamische Steifigkeit zu erhalten. Dabei sind auch Dämpfungseinflüsse und Nichtlinearitäten zu berücksichtigen.
Im Vortrag wird der aktuelle Stand der Forschung dargestellt.
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Anmerkungen zur Messung von Körperschall-Nachhallzeiten und Strukturimpedanzen in der Bauakustik [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H. Bietz and V. Wittstock
[A]
Für Prognosemodelle in der Bauakustik ist es oft erforderlich, den Gesamtverlustfaktor eines Bauteils, bestimmt über die Messung der Körperschall-Nachhallzeit, und die mechanischen Eingangsimpedanzen (bzw. Admittanzen) der betrachteten Struktur zu kennen. Nun ist die Messung von Körperschall-Nachhallzeiten und Strukturimpedanzen in der bauakustischen Praxis häufig problematisch, da die physikalischen Zusammenhänge doch deutlich komplexer sind als bei einer Luftschallmessung. So wurde zum Beispiel schon vor einiger Zeit festgestellt, dass bei der Bestimmung der Körperschall-Nachhallzeit das gewonnene Ergebnis -zumindest bei schweren Wänden- von der Art der Anregung (Hammer oder Shaker) abhängt. Hierzu wurden in letzter Zeit in der PTB weitere Untersuchungen durchgeführt, deren Ergebnisse vorgestellt werden. Weiterhin werden einige Aspekte der Messung von Strukturimpedanzen beleuchtet. Hier ist insbesondere die Art der Ankoppelung an die zu messende Struktur von Bedeutung, z.B. bei beplankten Holzständerwänden. Weiterhin sind nicht alle Messapparaturen für jede Struktur gleichermaßen gut geeignet. Eine z.Zt. noch recht offene Frage ist die Art und Weise der Signalverarbeitung bei der Impedanzmessung (FFT/Terzfilterung). Hier können bei bestimmten Frequenzverläufen der Impedanz je nach Art der Signalverarbeitung recht unterschiedliche Messergebnisse auftreten. Diese Sachverhalte sollen anhand von Beispielen verdeutlicht werden.
-
Installationsgeräusche im Leichtbau [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Kling, V. Wittstock and H. Bietz
[A]
Die zunehmende Ausstattung moderner Wohnumgebungen mit technischen Anlagen, wie zum Beispiel Aufzügen, Klimaanlagen oder Sanitärinstallationen, erfordert auch die schalltechnische Behandlung solcher Quellen. Der im Entwurf befindliche Teil 5 der Prognosenorm EN12354 zur Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften befasst sich mit Geräuschen haustechnischer Anlagen und deren Ausbreitung im Bauwerk. Bisher beschränken sich der Entwurf und damit zusammenhängende Labormessverfahren auf massive Bauteile. Gerade im Sanitärbereich werden jedoch immer mehr Leichtbauteile, wie Holzrahmen- und Metallständerwände, verwendet, die sich in ihren akustischen Eigenschaften grundlegend von Massivbauteilen unterscheiden. Die uneingeschränkte Anwendung der bisher zusammengestellten Mess- und Rechenverfahren ist damit fragwürdig.
Gefördert vom Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR) führt die PTB ein Projekt Studie zur Anwendbarkeit des Prognoseverfahrens nach prEN 12354-5 und damit zusammenhängender Labormessverfahren (CEN TC 126 / WG 7) im Leichtbau durch, das die mit dieser Thematik verbundenen Fragen klären und eventuell Vorschläge für alternative Labormessverfahren unterbreiten soll. In der Tat zeigen die bisherigen Untersuchungen, dass die für den Massivbau entwickelten Methoden abgewandelt werden müssen, um im Leichtbau Anwendung finden zu können. Dies betrifft insbesondere die Charakterisierung der Schallquellen, die auf einem Leichtbauteil wirken.
Der Vortrag berichtet über die Durchführung des Projekts und stellt die gewonnenen Erkenntnisse vor.
Bigler, E.
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Sensitivity of SAW devices to temperature and mechanical stresses, application to physical sensors [DAGA 2003 (Aachen)]
E. Bigler
[A]
Even if SAW devices have been considered in the recent years mainly for filter applications in the mobile phone business, applications of SAW devices to physical sensors have already reached industrial maturity in the field of passive physical sensors (wireless torque sensors) the last development being related to the capability of SAW devices to offer remote readout by a radio-frequency link. The paper will present a review of existing simulation methods used to derive the sensitivity of SAW devices to temperature or mechanical stress effects or both. The emphasis will be put on perturbation methods based on Tiesten and Sinha theory. The coupling of these analytical methods to finite element software will be presented. Applications including current commercially available SAW physical sensors will be discussed.
Bikonis, K.
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Modelling of fish target strength angular dependence for indirect target strength estimation methods [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Moszynski, A. Stepnowski and K. Bikonis
[A]
Indirect methods of fish target strength estimation uses the statistical theory for recovering fish target strength probability density function (PDF) from echo level PDF. This approach is useful for data acquired from single beam echosounders and it uses the concept of its transducer beam pattern PDF. Typically it is assumed that fish target strength and beam pattern random variables are independent. However, as the beam pattern PDF depends on angular position of a fish and simultaneously target strength of fish depends on its orientation in relation to the transducer, the both random variables are rather dependent. The paper presents the solution of the problem based on extracting dependant part of fish target strength angular characteristics. Theoretical considerations are complemented by statistical modelling and analysis of sample acoustic survey data.
Billeter, P.
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Beurteilung von sekundärem Luftschall [DAGA 2005 (München)]
T. Meloni, P. Billeter and F. Fischer
[A]
Sekundärer Luftschall wird in Räumen von Gebäuden als dumpfes Grollen erlebt. Belastungsseitige Voraussetzung dazu ist eine schwingende Gebäudestruktur. Aspekte der Belastungssituation wie auch der Wahrnehmung und Empfindung des sekundären Luftschalls führen dazu, dass die Beurteilung anhand der Schwingungsgrösse in den Räumen gerechtfertigt und auch praktikabel ist. Dieses Vorgehen setzt die Kenntnis eines charakteristischen Wertes der Schwinggeschwindigkeit auf der Raumhülle voraus, so dass der gehörte Luftschall schutzgerecht beurteilt werden kann. Implizit ist in diesem charakteristischen Wert resp. dieser bewerteten Schwingstärke eine Übertragungsfunktion integriert. Diese beschreibt den Zusammenhang zwischen der Schwinggeschwindigkeit auf der Raumhülle und der Körperschallabstrahlung in den Raum in Abhängigkeit der Gebäudesituation. Die gesamte Beurteilungsprozedur für den sekundären Luftschall mitsamt dieser Übertragungsfunktion wird in diesem Beitrag diskutiert und auch der Beurteilung von taktil erlebten Schwingungen (Erschütterungen) gegenübergestellt.
Billeter, T.
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Gehörbelastung von Orchestermusikern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
T. Billeter and B.W. Hohmann
[A]
Mit dem zunehmenden Einbezug von Soundscape-Ansätzen in der Lärmwirkungsforschung gewinnt die authentische Aufnahme, Weitergabe und Reproduktion von akustischen Situationen an Bedeutung. Andererseits steht in der Unterhaltungselektronik mit der Digital Versatile Disc (DVD) und den Datenreduktionsverfahren AC-3 und MPEG-2 die Möglichkeit zur hochwertigen Speicherung mehrkanaliger (Surround-)Tonaufnahmen bereit. Diese Verfahren sind in der Filmindustrie schon Standard und werden für Musikaufnahmen zunehmend angewendet. In diesem Beitrag sollen sie im Hinblick auf die möglichst authentische Dokumentation von akustischen Situationen im Freien diskutiert werden, in welche der Hörer bei der Wiedergabe überzeugend und unausweichlich versetzt wird. Dabei werden die Voraussetzungen, Möglichkeiten und Grenzen bei der Aufnahme, Speicherung und Wiedergabe aufgezeigt. Zuerst ist der Entscheid zwischen der Wiedergabe über Kopfhörer (welche eine Kunstkopfaufnahme in Stereo nahelegt) und der Wiedergabe über Lautsprecher zu treffen. Soll die standardisierte 5.1-Lautsprecheraufstellung oder eine 4x90-Aufstellung vorausgesetzt werden? Aufnahmeseitig stellt das IRT-Kreuz mit vier hochwertigen Nierenmikrofonen eine kompakte und preisgünstige Variante und eine logische Erweiterung von erfolgreich erprobten Anordnungen für Stereoaufnahmen (V. Maffiolo) dar. Während für die mehrkanalige Speicherung der aufgenommenen Signale im Netzbetrieb DTRS-Rekorder (8 Kanäle auf Hi8-Videokassetten) im Vordergrund stehen, sind professionelle Lösungen für mobile Einsätze kostspielig: dies gilt sowohl für PCM-Rekorder aus der Messtechnik wie für die vierkanaligen Geräte Stelladat oder Nagra D. Netzunabhängige Datenreduktionsgeräte, welche die Aufzeichnung von 4 Kanälen auf einem 2-Kanal-DAT-Rekorder mit Digitaleingang gestatten würden, fehlen noch. In Zukunft könnte die Dolby-E-Codierung diese Lücke schliessen. Weniger komfortabel, aber sehr kostengünstig ist die Verwendung zweier Stereo-DAT- oder MiniDisc-Geräte, deren Signale später auf dem PC synchronisiert werden.
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Gehörbelastung der Besucher von Freiluft-Musikfestivals [DAGA 2002 (Bochum)]
B.W. Hohmann, T. Billeter, D. Luy and V. Mercier
[A]
Seit 1996 begrenzt die Schall- und Laserverordnung in der Schweiz die Lautstärke von Musikveranstaltungen auf einen Mittelungspegel von 93 dB(A) ausserhalb der Tanzfläche. Die Behörden können einen Mittelungspegel von 100 dB(A) im ganzen Publikumsbereich bewilligen, doch muss der Veranstalter dann Gehörschutzmittel bereithalten und die Besucher über das Risiko informieren. Die Verordnung ist in Revision. Musikveranstalter drängen auf eine Erhöhung der Grenzwerte. Bisher fehlten Angaben zur typischen Gehörbelastung von Besuchern an einem Festival, das den höheren Grenzwert von 100 dB(A) bewilligt erhielt. Deshalb wurden am grossen 6tägigen Paléo-Festival in Nyon am Genfersee allabendlich 10 freiwillige Besucher mit Schalldosimetern Larson-Davis 705/805 (mit Speicherung des Mittelungs- und Maximalpegels pro Minute) ausgerüstet und führten ein Protokoll über die verschiedenen Situationen: Zeit, Ort (Bühne/Distanz), subjektive Beurteilung der Lautstärke und der Tonqualität, Verwendung von Gehörschutzmitteln. Jeder dieser Situationen konnte der entsprechende Schallpegel zugeordnet werden. Gleichzeitig nahm die zuständige Behörde Schallmessungen am stärkstexponierten Publikumsplatz und bei der Tonregie vor, und Beauftragte der Festivalorganisation überwachten die Schallpegel bei jeder Tonregie permanent. Für die Auswertung wurden folgende Schwerpunkte gesetzt: - Gesamtdosis der Besucher: Durchschnitt und Extremwerte - Anteil der Musikbelastung an der Gesamtdosis - Vergleich der Messwerte nach Schall- und Laserverordnung mit den Pegeln im Publikum - Anwendbarkeit einer Pegelkorrektur zwischen Publikumsbereich und Tonregie - Abhängigkeit des Lautstärkeurteils vom registrierten Schallpegel Die Ergebnisse sind eine wichtige Grundlage für die Festlegung von Schallgrenzwerten.
Billon, A.
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Jet Instabilities Producing the Slot-Tone [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Billon, V. Valeau and A. Sakout
[A]
The nature of the instability governing the self-sustained tones produced by a low Mach number free plane jet impinging on a slotted plate, known as slot-tone, is identified experimentally. The experimental apparatus permits to control the Reynolds number and the distance from the jet outlet to the plate. For a Reynolds number, the shear-layer natural frequency and the jet column mode frequency of the free jet without the obstacle are estimated and compared to the minimal and maximal frequencies of the tones (for any position of the plate). The frequency of both instabilities defines the frequency domain of the self sustained tones. The lowest frequency of the tones, obtained when the plate is placed downstream the end of the potential core, are the result of the amplification of the column mode frequency. On the other hand, the maximal frequency of the tones, obtained when the plate is situated near the jet outlet, is close to the natural shear-layer frequency. Moreover, when the tones frequency is higher than the natural shear-layer frequency, the sound pressure level produced is very inferior to the maximal sound pressure level measured at the same Reynolds number. This confirms the prominent role of the shear-layer instability in the self-sustained tones process for the highest frequencies. Tones with a frequency lower than the jet column mode frequency are rarely observed.
Bindeus, R.
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Anwendung akustischer Sensoren – Von Molekülen zu Zellen [DAGA 2003 (Aachen)]
F. Dickert, P. Lieberzeit, O. Hayden, R. Bindeus and S. Gazda-Miarecka
[A]
Akustische Sensoren, wie QCMs und SAWs, wurden als universelle Transducer zur Detektion komplexer Gemische und Analyte unterschiedlicher Dimension von ca. 1 Nano- bis 10 Micrometer eingesetzt. So können etwa durch Verankerung von Silylverbindungen über eine zweidimensionale Selbstorganisation oder das kovalente Anbinden von Kavitäten an Quarzoberflächen Dämpfe von aromatischen oder halogenierten Kohlenwasserstoffen über SAWs nachgewiesen werden. Verwendet man funkabfragbare Bauteile, so ist gleichzeitig eine Sensor-Identifizierung möglich. Monolagen lassen sich auch in flüssiger Phase einsetzen, etwa Thiole unterschiedlicher Kettenlänge auf Goldoberflächen zur selektiven Detektion von Tensiden. Ein besonders universelles Verfahren sensitive Schichten zu generieren, besteht im molekularen Prägen von organischen Polymeren oder keramischen Materialien. So werden über Template geeignete Kavitäten hergestellt, die den Analyten wieder einlagern und somit den massensensitiven Nachweis erlauben. Es kann mit einzelnen Molekülen - Lösungsmitteln, halogenierten und aromatischen Kohlenwasserstoffen, aber auch mit Gemischen unbekannter Zusammensetzung geprägt werden und so Degradationsvorgänge, wie die Alterung von Speiseölen und Motorenölen verfolgt werden. Zum massensensitiven Nachweis biologischer Partikel, wie Enzyme, Viren, Bakterien oder Hefen verwenden wir Oberflächen-Prägungen über Stempelverfahren oder speziell bei Enzymen und Viren Selbstorganisationprozesse in ultradünnen Schichten. Mit QCMs und SAWs kann die Anlagerung von Enzymen Viren und Zellen an Oberflächenstrukturen verfolgt werden. Auch einzelne Zellen lassen sich so nachweisen. In den Kavitäten fest fixierte Viren und Zellen liefern eine Frequenzerniedrigung, während sich aus der freien Beweglichkeit eine anomale Frequenzerhöhung ergeben kann, ein Phänomen, das sich mit Ergebnissen aus der Kraftfeldmikroskopie korrelieren läßt.
Binhack, M.
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SAW-Resonatoren für die fernabfragbare Funksensorik [DAGA 2000 (Oldenburg)]
S. Klett, W. Buff, M. Rusko, M. Binhack, J. Ehrenpfordt and M. Goroll
[A]
Im Beitrag werden Probleme und Lösungsansätze zum Einsatz von SAW-Resonatoren in der passiven, funkabfragbaren Sensorik beschrieben. Passive Sensoren benötigen keine eigene Energiequelle in Form von Batterien o. ä. Ihre Anregung und Abfrage erfolgt vorteilhaft über einen Funkkanal. Hieraus ergeben sich Einsatzgebiete an rotierenden bzw. schwer zugänglichen Teilen oder Anlagen (SAW-spezifisch auch bei hohen Temperaturen). SAW-Resonatoren können direkt (Ausbreitung der SAW) oder indirekt (elektrische Ankopplung) durch eine Messgröße in ihrem Frequenzverhalten beeinflusst werden und eignen sich wegen ihrer hohen Güte zur Aufnahme und zum Zwischenspeichern von HF-Energie in passiven Telemetriesystemen. Die gegenwärtigen Arbeiten orientieren sich am lizenzfreiem ISM-Band bei 433,92 MHz und an dessen Restriktionen (Bandbreite, Sendeleistung). Vorgestellt werden die Entwurfsarbeiten zu Temperatur-, Druck- und Dehnungssenoren, ausgeführt nach dem Doppelresonatorprinzip zur Unterdrückung von Störungen im Funkkanal. Zum Problem der Identifikation in multiplen Sensorsystemen wurden drei Varianten (MASCOT, RESTAG und OCC) erarbeitet. Ihre Einsatzmöglichkeiten werden diskutiert. Zur Anregung und zum Auslesen der Sensoren wurde eine spezielle Abfrageeinheit entworfen. Diese Einheit detektiert Frequenzänderungen als Messsignal. Alle angeführten Komponenten reihen sich in ein Gesamtkonzept zur passiven Funksensorik ein.
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Die Modellierung der Sensorfunktion von SAW-Resonatoren [DAGA 2003 (Aachen)]
S. Klett, M. Binhack, W. Buff, M. Hamsch and R. Hoffmann
[A]
SAW-Resonatoren eignen sich wegen ihrer hohen Güte zur Aufnahme und zum Zwischenspeichern von HF-Energie in passiven Telemetriesystemen. Die Sensorfunktion wird hierbei über eine Änderung der Resonanzfrequenz abgebildet. Zur Sicherung einer stabilen Betriebsweise sind passive Systeme sorgsam bezüglich ihrer Energieeffizienz in Kombination mit dem Abfrageregime zu entwerfen. Eine Möglichkeit zur Beeinflussung der Resonatorfrequenz besteht in der Änderung der äußeren Beschaltung des somit geschützten Resonators. Dies erfolgt vorteilhaft durch reaktive Komponenten im Anpassnetzwerk zwischen Resonator und Antenne. Ausgehend vom Resonatorersatzschaltbild werden im Beitrag verschiedene Anpassnetzwerke auf ihre Eignung zum Ziehen von SAW-Resonatoren bei gleichzeitiger Eingrenzung der Fehlanpassung untersucht. Die Sensorfunktion und ihre Empfindlichkeit sowie das Stehwellenverhältnis als Bewertungsgröße werden abgeleitet. Die Beschränkung auf wenige Komponenten erschwert im Entwurf die Realisierung von technischen Anforderungen wie Umsetzung der hohen Resonatorgüte, Ziehen der Frequenz innerhalb eines akzeptablen Missmatch, Implementierung einer Sensorfunktion mit entsprechender Empfindlichkeit und Erzeugung eines abfragegerechten Sensorsignals. Es ist Aufgabe der Computersimulation solche Parameterbereiche einzugrenzen, bei denen ein praktikabler Kompromiss eine technische Umsetzung gestattet.
Birkholz, P.
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Grundfrequenzbestimmung unter Berücksichtigung linearer Frequenzveränderungen [DAGA 2003 (Aachen)]
P. Birkholz
[A]
In diesem Beitrag wird ein neues Verfahren zur Schätzung der Grundfrequenz (F0) von Sprachsignalen vorgestellt. Bisherige F0-Erkenner gehen in der Regel davon aus, dass die F0 innerhalb eines kurzen Zeitfensters als konstant angesehen werden kann. Sprache erfüllt diese Annahme nur selten, besonders für relativ lange Fenster (40 ms und mehr). Im vorliegenden Beitrag wird deshalb davon ausgegangen, dass nicht mehr zwangsläufig die F0 selbst, sondern nur noch ihre erste zeitliche Ableitung in dem Zeitfenster konstant ist. Wenn der Anstieg der F0 im Zeitfenster von Null verschieden ist, dann äußert sich das in einer nichtlinearen Zunahme des Grundfrequenzphasenwinkels. Die damit verbundene ''Verzerrung'' des Zeitsignals ließe sich rückgängig machen, wenn der Anstieg der F0 bekannt wäre. Da der Anstieg aber in keinem Zeitfenster von vornherein bekannt ist, wird die Verzerrung für mehrere potentielle Anstiege zwischen -10 bis 10 Oktaven/s rückgängig gemacht. Unter den somit entzerrten Signalen ist dann genau eines, welches wieder weitestgehend periodisch ist. Dieses wird durch eine modifizierte Form der Autokorrelation (Cheveigne und Kawahara, 2002) erkannt, die gleichzeitig der Erkennung der Grundperiode dient. In den entgültigen Schätzwert der Grundperiode gehen außerdem die Informationen aus den umliegenden Zeitfenstern ein. Vorläufige Tests des Verfahrens ergeben sogar bei verrauschten Sprachsignalen mit einem Signal-Rausch-Abstand von 0 dB und starken Tonhöhenschwankungen durch emotionale Sprechweise noch korrekte Tonhöhenkonturen.
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Simulation of flow and acoustics in the vocal tract [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Birkholz and D. Jackèl
[A]
Apart from a few exceptions, it is still a common practice to treat speech production in articulatory models of the vocal tract as a purely acoustic problem. One of the reasons for this is that there are well established techniques for calculating the sound field in the vocal tract which produce remarkable results for voiced sounds. It is still difficult, however, to treat the production of voiceless fricatives and plosives in a similar confident way. This is due to the fact that these sounds involve fluid motion effects in the vocal tract which are not accounted for by the acoustic equations.
To tackle this problem, we extend the familiar lumped transmission-line model (TLM) by a new 'resistance'-element, which allows for the inclusion of simple flow-effects, e.g. the Bernoulli-effect or shock losses after sudden expansions in the vocal tract, without to disturb the fundamental network structure. Therefore, we derive the equation of motion (one-dimensional Navier-Stokes equation) from the first principles of fluid dynamics and apply an appropriate local discretization schema without to neglect higher order terms in the differential equation. We are currently implementing a time-domain simulation of the extended TLM in an effort to synthesize all relevant speech sounds, including fricatives, in one consistent model.
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Artikulatorische Sprachsynthese mit dem Programm TractSyn - Ein Überblick [DAGA 2005 (München)]
P. Birkholz and D. Jackèl
[A]
Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den aktuellen Entwicklungsstand des artikulatorischen Synthetisators 'TractSyn'. Die Software vereint gegenwärtig ein geometrisches dreidimensionales Modell des Vokaltrakts, ein Modell für die stimmhafte und stimmlose Anregung des Sprechtrakts, eine Simulation der akustischen Wellenausbreitung und ein einfaches Verfahren zur Steuerung der artikulatorischen Parameter. Ausgehend von manuell erzeugten Funktionsverläufen für die Artikulationsparameter erlaubt das System bereits die Synthese zusammenhängender Äußerungen hoher Qualität. Das Projektziel ist jedoch die Spracherzeugung auf der Basis eines beliebigen Eingabetextes bzw. seiner phonetischen Transkription. Das Programm eignet sich durch seinen hohen Grad an Interaktivität und Anschaulichkeit auch für die Ausbildung in der Phonetik und steht im Internet zum Download zur Verfügung.
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Modellierung des subglottalen Systems für die artikulatorische Sprachsynthese [DAGA 2006 (Braunschweig)]
P. Birkholz and D. Jackel
[A]
Bei der Spracherzeugung ist die akustische Kopplung zwischen dem subglottalen und dem supraglottalen System umso stärker, je größer die glottale Öffnung ist. Daher wird der Sprachschall besonders bei behauchter Phonation sowie bei der Erzeugung stimmloser Frikative und Plosive auch durch die Resonanzen des subglottalen Systems beeinflusst. Für eine hohe Qualität artikulatorischer Sprachsynthese ist daher auch die physiologisch-akustische Modellierung des subglottalen Systems sinnvoll.
In dieser Arbeit wurde untersucht, wie sich das subglottale System effizient hinsichtlich strömungsakustischer und geometrischer Parameter mit einem diskreten 1D-Rohrmodell nachbilden lässt, das durch eine einzelne Flächen- und Umfangsfunktion definiert ist. Existierende Rohrmodelle für das subglottale System aus der Literatur verwenden in der Regel eine große Anzahl (ca. 20-30) diskreter Rohrabschnitte und sind dadurch verhältnismäßig rechenintensiv. Zur Verringerung des Rechenaufwandes schlagen wir ein diskretes Rohrmodell für die numerische Simulation im Zeitbereich mit nur 13 Rohrabschnitten vor, das sowohl den DC-Strömungswiderstand als auch die Frequenzen und Bandbreiten der ersten drei subglottalen Resonanzen korrekt nachbildet.
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Acoustic and somatosensory information for feedback control in a neural model of speech production [DAGA 2006 (Braunschweig)]
B.J. Kröger, P. Birkholz, J. Kannampuzha and C. Neuschaefer-Rube
[A]
A comprehensive model of speech production based on artificial neural networks is introduced. The goal of this approach is to model the natural cortical and subcortical processes of speech production and perception. A sensory neural map comprising a somatosensory and an auditory part forms the central layer within this network. A speech-sound-to-sensory-state mapping activates the expected sensory state (i.e. somatosensory and auditory state) for a sound. A 3D articulatory speech synthesizer generates tactile, proprioceptive, and acoustic signals which are transformed into a sensory state representing the current articulation. The difference vector between expected and current sensory state can be interpreted as the driving force for feedback control of articulation. Thus a sensory-state-to-articulation mapping is used for controlling articulation on the basis of this sensory difference vector. This paper focuses on both parts of the sensory state map (i.e. auditory state map and somatosensory state map) and focuses on the mappings from speech sounds (i.e. phonemes) to sensory states as well as from sensory states to articulation.
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Multidirectional mappings and the concept of a mental syllabary in a neural model of speech production [DAGA 2007 (Stuttgart)]
B.J. Kröger, P. Birkholz, J. Kannampuzha and C. Neuschaefer-Rube
[A]
As a result from modeling cortical processes of self-organization occuring during speech acquisition, a compre-hensive neural model of speech production has been developed by using self-organizing neural networks and feed-forward neural networks. This model is capable of generating acoustic speech signals and sensory feedback signals by using a high quality 3-dimensional articulatory-acoustic speech synthesizer as a front-end device. A mental syllabary forms the central layer within this model. The mental syllabary comprises a heap of neural layers which can be interpreted as a system of mirror neurons co-activating phonemic, sensory, and motor states of a syllable under production (feed-forward control). Feedback control is modeled by comparing the current sensory feedback state produced by the articulatory-acoustic model with the prestored sensory state, activated during feed-forward control via the mental syllabary. This model can be integrated easily as a phonetic part within a more general linguistic model of speech production.
Birnkammer, M.
Birnstingl, S.
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Measurements of room acoustic parameters in auditoriums by simulating the audience by molton cloth [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Birnstingl, M. Fellner and F. Graf
[A]
Until now several measurements of room acoustic parameters have been published, where concert halls with and without audience have been measured. Hidaka/Nishishara/Beranek (JASA 2001) and Lorenz/Breuer (DAGA 2003) additionally have used a special japanese cloth covering the seats for simulation of the occupied state.
In this poster similar measurements using another cloth named molton are published. This cloth is often used for example in theatre and stage design, it is very easy to get and reasonably priced. Room acoustic measurements are made in auditoriums, music rehearsal rooms and concert halls. Results of the occupied, the unoccupied and the ''audience simulated'' state are compared.
Bischoff, L.
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In situ impedance and absorption coefficient measurements compared to poro-elastic simulation in free, diffuse or semi-statistical fields using microflown p-u probes [DAGA 2006 (Braunschweig)]
A. Duval, J.-F. Rondeau, L. Bischoff, L. Dejaeger, C. Morgenstern and H.-E. de Bree
[A]
Measuring impedance or absorption coefficient of noise treatment materials requires classically to cut flat samples or parts and to measure them in impedance tubes (for normal incidence), in semi-anechoïc rooms (for normal / oblique incidence) with p-p or p-u probes or in different reverberating rooms (for diffuse field) using reverberation time techniques. This task is cumbersome and often not possible regarding the quantities of materials necessary especially for the diffuse field measurements.
In order to cope with this problem, we have first developed a poro-elastic simulation technique to simulate diffuse field absorption coefficients from normal incidence impedance tube measurements that we correlate with small (Alpha Cabin) and big reverberating rooms measurements, showing very good results compared to the big reverberating rooms.
A second and new approach is to directly measure the incident and reflected energy with p-u probes that allow in situ intensity measurements in very high reactive fields like diffuse fields (due to its separated p and u channels). It leads to a direct characterization of the in situ absorption coefficients that we compare to the other techniques.
Bisitz, T.
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Instantanfrequenzgesteuerte Multikanal-Dynamikkompression [DAGA 2006 (Braunschweig)]
T. Bisitz and V. Hohmann
[A]
Wir stellen ein vereinfachtes Cochlea-Signalverarbeitungsmodell vor, das einen pathologischen Lautheitsanstieg (Rekruitment) ausgleichen soll. In der gesunden menschlichen Cochlea bewirken aktive Prozesse eine Verstärkung der Schwingungsamplitude der Basilarmembran bei niedrigen Schallpegeln, die bei zunehmendem Pegel abnimmt. Dies wird als (nahezu) instantane Dynamikkompression verstanden und auf die Funktion der äußeren Haarzellen zurückgeführt. Durch deren Verlust kann der Mechanismus teilweise oder vollständig ausfallen.
Bei dem Modell wird die instantane Kompression bewirkt, indem am Ausgang einer Gammaton-Filterbank in jedem Kanal anhand der Instantanfrequenz entschieden wird, ob dieser Kanal aktiv verstärkt wird oder nicht. Die bei Basilarmembran-Messungen festgestellte Pegelabhängigkeit der Filter kann so nachgebildet werden. Bei bisherigen instantanen Verfahren auftauchende Artefakte unterbleiben. Im Gegensatz zu herkömmlichen Dynamikkompressionsverfahren ist eine gehörgerechte Zeit- und Frequenzauflösung realisiert.
Das implementierte Signalverarbeitungsmodell kann direkt genutzt werden, um Messungen mit Schwerhörenden durchzuführen. Mit Anpassung an den individuellen Hörverlust wurden Messungen zur Sprachverständlichkeit (Bestimmung des SRT) sowohl im unmodulierten als auch modulierten Störgeräusch durchgeführt. Als Vergleich wurden eine lineare Verarbeitung mit half-gain-rule ('`halber Hörverlust'' als Verstärkung) und ein herkömmlicher Mehrkanal-Dynamikkompressor mit Zeitkonstanten herangezogen. Weiterhin wurden Paarvergleichsmessungen zur Beurteilung der Klanqualität und Höranstrengung durchgeführt. Die Ergebnisse der Messungen werden im Vortrag vorgestellt.
Bisping, R.
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Forschungsverbund 'Leiser Verkehr': Erstellung eines Geräuschkatalogs für den Schwerpunkt 'Lärmwirkung' [DAGA 2003 (Aachen)]
R. Bisping
[A]
Es wird ein Geräuschkatalog erarbeitet, der sowohl Originalgeräusche als auch simulierte Verkehrsgeräusche enthält. Großer Wert wird auf eine Geräuschgestaltung gelegt, die eine naturgetreue Wiedergabe der erarbeiteten Szenarien im Labor ermöglicht. Einen Schwerpunkt bilden Geräusche mit dominanten tieffrequenten Anteilen. Sie besitzen ein hohes Störpotenzial und sind in der Lage, akustische Isolierungen zu durchdringen, die für höherfrequente Komponenten eine wirksame Abschirmung darstellen. Zur Erstellung des Geräuschkatalogs werden reale Straßen- und Schienengeräusche gemessen und mittels digitaler Verfahren modifiziert. Durch vergleichende Messungen werden diejenigen Geräuschanteile identifiziert, deren Änderung eine signifikante Entlastung erwarten lässt. Aus diesem Katalog wird eine Gruppe typischer Kerngeräusche ausgewählt und in unterschiedlichen Projekten des Forschungsschwerpunkts Lärmwirkung im Rahmen ihrer speziellen Fragestellung genutzt. Die Analyse dieser Kerngeräusche auf den unterschiedlichen Wirkungsebenen bildet den Ausgangspunkt für die Entwicklung von Konzepten zur Lärmbekämpfung auf psychoakustischer Basis.
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Multidimensional scaling of road and railway noise in a 5.1-surround situation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Bisping
[A]
The effect of combined road and railway noises on the human listener is one of the topics of the BMBF-project Leiser Verkehr. Currently a joint study is performed by three laboratories (IfADo, SASS, Universität Eichstätt-Ingolstadt) to find out wether the combination of these noise has some specific interactive effect on the listener or not. Beside annoyance other perceptual cues such as timbre, powerfulness, impulsiveness, etc., are assumed to be relevant, too. For this reason subjects where asked to scale these attributes using a multidimensional categorical technique. The experimental noises were presented in an ITU 5.1-surround situation which proved to reproduce quite naturally the quality of the original sources. Factor analysis of the data showed that indeed the perception of the noises is related to a hierarchically organized pattern of several cues rather than just on annoyance. The data not only help to better understand the human perception of traffic sounds and to improve the scaling procedure in the current joint study but are used as a psychometric guideline for the set up of a systematic library of road and railway noises, too.
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Psychometrische Analyse von Zielgeräuschen auf der Basis von ISO362-Vorbeifahrten [DAGA 2005 (München)]
R. Bisping
[A]
Ein wesentliches Ziel des Teilprojekts Wirkungsforschung im Rahmen des BMBF-Projekts Leiser Verkehr ist die Ableitung von Empfehlungen zur Verringerung der akustischen Belastung durch Verkehrslärm. Der Erstellung und Analyse von Zielgeräuschen kommt in diesem Zusammenhang eine Schlüsselfunktion zu, denn ihre akustischen Merkmale stehen in einem kausalen Zusammenhang mit technischen Eigenschaften der Quelle, z.B. des Motors bei Kraftfahrzeugen. Zum diesem Thema werden im Vortrag die Ergebnisse einer mehrstufigen experimentellen Vorgehensweise präsentiert
Zunächst wurde die Geräuschemission von 10 Fahrzeugen (4-, 6-, 8-Zylinder) nach ISO362 im 2. und 3.Gang gemessen. In einem zweiten Schritt wurde für diese Geräusche mittels Faktorenanalyse der psychometrische Beurteilungsraum einer Stichprobe von Probanden untersucht. Als Resultat ergab sich, daß die Varianz der Daten im wesentlichen durch 4 Dimensionen (Dynamik, Akzeptanz, Impulshaltigkeit und Tonhöhe) erklärt werden kann. In einem dritten Schritt wurden akustische Korrelate der Beurteilungsdaten untersucht, wobei sich signifikante Beziehungen insbesondere zur Dimension der Dynamik und der Akzeptanz ergaben. Diese Zusammenhänge dienen als Grundlage für weitere Schritte, bei der gezielt einzelne akustische Faktoren, z.B. dominante tieffrequente Motorordnungen, experimentell variiert und in Hinsicht auf ihre psychometrische Wirkung untersucht werden.
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Analyse von Flugzeuggeräuschen [DAGA 2005 (München)]
R. Bisping
[A]
Aufgabenstellung des Teilprojekts WP3 Target Sound Design im Rahmen des EU-Projekts SEFA (Sound Engineering for Aircraft; Koordinator: Dornier GmbH, Friedrichshafen) ist die akustische Optimierung von Flugzeuggeräuschen, um daraus Zielorientierungen für künftige technische Maßnahmen ableiten zu können.
Als Ausgangsmaterial für eine erste Versuchsreihe dienten die akustischen Messungen einer repräsentativen Stichprobe von Start- und Landevorgängen. Um eine Basis für die Klassifikation der gemessenen Geräusche zu finden, wurden sie akustisch im Zeit- und Frequenzbereich analysiert und weiterhin von einer Probandenstichprobe nach unterschiedlichen psychometrischen Kriterien beurteilt. Ausgehend von diesen Daten wurde anschließend ein Satz von Zielgeräuschen erstellt, bei denen bestimmte Phänomene optimiert wurden. Im Vortrag werden zunächst die bisherigen empirischen Ergebnisse vorgestellt und anschließend akustische Beispiele für die klangliche Optimierung einer Reihe typischer Phänomene präsentiert, z.B. die Reduktion von Turbineneffekten oder Geräuschanteilen, die von den Rotoren abgestrahlt werden, etc..
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Psychometrische Beurteilung tieffrequenter Anteile von Kfz-Geräuschen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
R. Bisping
[A]
Im Rahmen des BMBF-Projekts ''Leiser Verkehr'' wird zur Validierung eines Katalogs von Verkehrsgeräuschen u.a. die Frage untersucht, welche Rolle tieffrequente Komponenten der Quelle für die Beurteilung der Geräuschqualität spielen. Im Mittelpunkt der Fragestellung stehen Schallanteile, die bei Kfz-Vorbeifahrten primär über den Auspuff bzw. die Karosserie abgestrahlt werden. Mit Hilfe einer Kombination von Methoden der adaptiven Signaltrennung, parametergesteuerten Filterung und spektralen Subtraktion kann eine Isolierung dieser Komponenten durchgeführt werden. Ausgehend von Messungen experimenteller Kfz-Vorbeifahrten wurden Geräuschanteile, die vom Auspuff- bzw. von der Karosserie abgestrahlt werden, voneinander getrennt, wobei für beide Komponenten gleichermaßen eine zusätzliche Reduktion des Rollgeräuschanteils durchgeführt wurde. Die isolierten Anteile wurden anschließend im Labor von einer Probandenstichprobe mehrdimensional hinsichtlich ihrer Geräuschqualität beurteilt. Im Vortrag werden die verwendeten Methoden und erzielten Resultate vorgestellt und an Hand von Geräuschbeispielen veranschaulicht.
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Variation und Beurteilung tonaler Anteile von Verkehrsgeräuschen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
R. Bisping
[A]
Dominante tonale Anteile im Spektrum von Verkehrsgeräuschen werden häufig als besonders störend empfunden. Aus diesem Grunde sieht z.B. die akustische Zertifizierung von Flugzeugen auf der Basis des EPNL die spezifische Berücksichtigung tonaler Pegel im Spektrum von Überflugsmessungen vor. Die Beurteilung dieser Komponenten durch den Zuhörer erfolgt keineswegs eindimensional, d.h. nur bezogen auf einen unterschiedlichen Grad von Lästigkeit, sondern weitere Beurteilungskategorien wie z.B. die Lautheit, die Tonhöhe oder den Eindruck der Schallhärte sind ebenfalls von Bedeutung. Um die Rolle tonaler Komponenten von Verkehrsgeräuschen experimentell zu untersuchen, wurden die Originalmessungen von Überflügen und Vorbeifahrten synthetisch nachgebildet und der Pegel ihrer dominanten spektralen Komponenten gegenüber dem Breitbandanteil systematisch variiert. Die gewonnenen experimentellen Geräusche wurden im Labor von einer Probandengruppe mehrdimensional skaliert. Im Vortrag werden die Ergebnisse der Studie vorgestellt und durch Präsentation von Geräuschbeispielen veranschaulicht.
Bittner, J.
Bitzer, J.
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Multi-Microphone Noise Reduction - Theoretical Optimum and Practical Realization [DAGA 2003 (Aachen)]
U. Simmer and J. Bitzer
[A]
In diesem Beitrag untersuchen wir das theoretisch bestmögliche lineare Filtersystem zur Geräuschunterdrückung mit mehreren Mikrofonen. Mit dieser Optimallösung kann die maximal mögliche Leistungsfähigkeit von Multimikrofon-Systemen ermittelt werden. Sie ist daher auch für Methoden zur Quellentrennung von Bedeutung. Die diskutierte Lösung kann aber auch zum praktischen Entwurf von Filtern benutzt werden. Wählt man als Qualitätskriterium den mittleren quadratischen Fehler, so erhält man als Optimallösung das multidimensionale Wienerfilter. Praktisch handhabbar werden solche Filter erst durch die Zerlegung des Filters in zwei Komponenten: ein multidimensionales Filter, das nur von den Korrelationseigenschaften des Geräuschfeldes und der Mikrofonanordnung abhängt, und ein eindimensionales Nachfilter, das eine Funktion des SNR am Ausgang des ersten Filters ist. Für ein diffuses Schallfeld entspricht die erste Komponente einem Multimikrofon-System mit superdirektiven Eigenschaften. Ein solches System überträgt das Nutzsignal im Idealfall völlig verzerrungsfrei, die Störgeräuschunterdrückung ist aber für viele Anwendungen zu gering. Die eindimensionale Nachfilterung führt zu einer sehr deutlichen Verbesserung der Geräuschdämpfung. Viele aus der Literatur bekannte Filteralgorithmen produzieren jedoch zu starke Verzerrungen des Nutzsignals. Wir analysieren die Schwächen im Entwurf dieser Nachfilter und diskutieren Möglichkeiten zur Verbesserung dieser Verfahren.
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Robust, time-variant design of MVDR Beamformers [DAGA 2003 (Aachen)]
J. Bitzer, U. Simmer and M. Kallinger
[A]
Das Konzept des Minimum Variance Distortionless Response (MVDR)-Beamformers ist eines der am häufigsten verwendeten Ausgangsmodelle für die Entwicklung von adaptiven Beamformer-Algorithmen. In diesem Beitrag soll gezeigt werden, wie eine optimale breitbandige Lösung für die Sprachverarbeitung aussieht. Da die optimale Lösung auf das perfekte a-priori Wissen der räumlichen Verteilung des Geräuschfeldes basiert, ist unter realen Bedingungen immer eine Schätzung notwendig, die sich insbesondere bei gleichzeitigem Vorhandensein des Nutzssignals als schwierig erweist. Es wird deshalb eine Erweiterung des so genannten Minimum Statistics Verfahrens auf mehrkanalige Signale zur Schätzung der benötigten Auto- und Kreuzleistungsdichtespektren vorgestellt. Ein Vergleich dieses neuen Verfahrens mit der Lösung, die sich unter Ausnutzung eines perfekten Sprachpausendetektors ergibt, zeigt, dass das neu vorgestellte Verfahren bei stationärer Störung nur unwesentlich schlechtere, aber bei instationären Geräuschfeldern sehr viel bessere Ergebnisse im Hinblick auf unerwünschte Nutzsignaldämpfung und erwünschte Geräuschreduktion erzielt.
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Schätzung des Restechos mit Hilfe eines Mikrofonarrays [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Kallinger, J. Bitzer and K.-D. Kammeyer
[A]
Der Echokompensator stellt die im systemtheoretischen Sinn optimale Lösung zur Unterdrückung akustischer Echos in Freisprech-Einrichtungen dar. In einer realen Anwendung und bei dem Vorhandensein von Störungen können aber zusätzliche Maßnahmen zur Dämpfung der Echos notwendig werden. Die Verwendung adaptiver Post-Filter ist eine dieser Möglichkeiten. Die Post-Filter werden meistens zusammen mit einem Echokompensator eingesetzt. Um ein Post-Filter richtig zu entwerfen, muss das Auto-Leistungsdichtespektrum des Restechos, das nach dem Echokompensator entsteht, genau geschätzt werden. In diesem Beitrag wird zu diesem Zweck ein neues Schätzverfahren vorgestellt, das auf einem Mikrofonarray basiert. Die Schätzwerte können vor allem bei dem Auftreten von additiven Interferenzen, zu denen ein naher Sprecher zählt, starke Abweichungen aufweisen. Unter Ausnutzung des bekannten Minimum Statistik-Verfahrens sowie räumlicher Informationen kann jedoch die Robustheit der Schätzwerte deutlich erhöht werden. Auch in Situationen mit starkem Gegensprechen kann das Restecho zuverlässig geschätzt werden.
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Monaurale und binaurale Analyse digitaler Raumimpulsantworten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
D. Extra and J. Bitzer
[A]
Digitaler Hall bildet einen der wichtigsten Effekte in der
heutigen Musikproduktion und ist in allen Preisklassen und
Qualitätsstandards verfügbar. Wir präsentieren eine Reihe von
Werkzeugen, mit denen eine qualitative Analyse digitaler Hallalgorithmen
möglich ist.
Dabei erfolgt eine Einteilung in monaurale, sowie binaurale
Analysewerkzeuge.
Hierbei wurden sowohl Analysen aus der Raumakustik, Psychoakustik, als
auch der digitalen Signalverarbeitung genutzt. Als monaurale Werkzeuge
werden unter anderem die Dichteverteilung einer Impulsantwort als
Funktion der Zeit, sowie
eine Terzbandaufteilung der Nachhallzeit vorgestellt. Für die binaurale
Analyse kommen klassische Maße wie die IACC , aber auch neu entwickelte
Maße zur Anwendung.
Zur Verifikation der Analysetools auf ihre Tauglichkeit als
Qualitätsmaße wurde ein Hörtest durchgeführt, bei dem verschiedene
kommerziell erhältliche Geräte aller Preisklassen in einem 2AFC Test
verglichen wurden.
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Mehrkanalsignalverarbeitung zur Bestimmung der Kopfausrichtung in geschlossenen Räumen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
P. Roeske, J. Bitzer and U. Simmer
[A]
In vielen Fällen ist eine optimale Kenntnis der momentanen Position eines Sprechers in gegebener Raumgeometrie Voraussetzung für robuste Algorithmen zur mehrkanaligen digitalen Sprachsignalverarbeitung. Nur so ist es möglich, Sprache möglichst unverzerrt mit vorhandenen Mikrofonanordnungen aufzunehmen. Die fehlende Kenntnis über die Ausrichtung des Kopfes kann jedoch auch bei perfekter räumlicher Lokalisation zu Signalverzerrungen führen, da die akustische Abschattung des menschlichen Körpers mit steigender Frequenz für hohe Dämpfung sorgt. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Ausrichtung der Mikrofone der freien Bewegung des Sprechers in seiner Umgebung folgen soll.
Um Algorithmen testen und vergleichen zu können, wurde eine Simulationsumgebung basierend auf der Spiegelquellenmethode von Allen und Berkley implementiert. Eine Erweiterung des Modells ermöglicht zudem die Richtcharakteristik des Mundes am menschlichen Kopf der simulierten Quelle aufzuprägen, um so eine realistischere Akustik zu erhalten. Für die Auswertung der Daten wurden zunächst verschiedene bestehende Algorithmen zur Sprecherlokalisation implementiert. Darauf basierend erfolgt durch Modifikation und Erweiterung eine Schätzung der Kopfausrichtung.
Dieses Poster stellt erste Ergebnisse unserer Arbeit vor. Ein Ergebnis ist, dass durch geschickte Konfiguration der Mikrofon Arrays kombiniert mit neuen Algorithmen eine Schätzung der Kopfausrichtung möglich ist. Simulationen und reale Daten zeigen die Effektivität der bisher entwickelten Lösungen.
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Erstellung eines Testsignals mit Sprachcharakteristik [DAGA 2007 (Stuttgart)]
I. Holube, S. Fredelake, J. Bitzer and M. Vlaming
[A]
Zur Analyse und Charakterisierung der Übertragung von Sprache durch ein System (z.B. ein Hörgerät oder ein Telekommunikationsgerät) wird ein Testsignal benötigt, das möglichst alle Eigenschaften von Sprache aufweist. Zu diesen Eigenschaften zählen neben dem Spektrum u. a. auch das Modulationsspektrum und der Grundfrequenzverlauf sowie dessen Harmonische. Künstlich erzeugte Signale erfüllen diese Anforderungen nur unzureichend. Aufnahmen mit realen Sprechern repräsentieren dagegen nur eine Sprache und sind deshalb u. U. nicht international einsetzbar. Deshalb wurde in Zusammenarbeit mit der European Hearing Instrument Manufacturing Association (EHIMA) ein Testsignal erstellt, das auf natürlicher Sprache beruht, aber trotzdem im Wesentlichen unverständlich ist. Das Testsignal wurde aus Aufnahmen von sechs verschiedenen Sprecherinnen mit unterschiedlicher Muttersprache (Englisch, Arabisch, Chinesisch, Deutsch, Französisch, Spanisch) gewonnen. Alle Sprecherinnen wiesen eine ähnliche Grundfrequenz auf und lasen die Geschichte ''Nordwind und Sonne'' in ihrer Muttersprache vor. Die Aufnahmen wurden auf das gleiche Langzeit-Sprachspektrum angepasst, in kurze Abschnitte zwischen 100 und 600 ms zerlegt und in zufälliger Reihenfolge wieder aneinander gehängt. Dadurch blieben alle relevanten Eigenschaften von Sprache erhalten. Eine mögliche Anwendung des neuen Testsignals ist die Bestimmung der Verstärkung von Sprache in Hörgeräten. Viele weitere Anwendungen, bei denen Sprache übertragen, verarbeitet oder als Störer verwendet wird, sind denkbar.
[Gefördert durch EHIMA]
Bjor, O.-H.
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STIPA – The Golden Mean Between Full STI and RASTI [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
O.-H. Bjor
[A]
The Speech Transfer Index (STI) as developed by TNO in Holland during the last thirty years, has proven to be one of the most reliable objective indicators for speech intelligibility prediction. However, as the measurement time of a full STI requires about 15 minutes, it is often necessary to use an approximation to the STI-value, which may be measured in shorter time. For that purpose the Room Acoustics Speech Transmission Index (RASTI) was developed in 1979. Through its use, it has been noted that unreliable indications in some situations as measurement of PA-systems may be obtained. A more reliable indicator STIPA, developed for measurement of PA-systems, has recently been standardized by IEC. This paper describes how the measurement of STIPA may be implemented in a modern digital sound level meter.
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Building and Room Acoustics Measurements with Sine-Sweep Technique [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
O.-H. Bjor and I. Nikolic
[A]
New measurement methods based on digital signal processing bring a number of advantages compared to well-established classical methods for the measurements in building and room acoustics, such as extended signal-to-noise ratio (SNR) and high distortion immunity. Importance of these techniques is confirmed by the fact that the International Organization for Standardization (ISO) is working on a standard for applications in building acoustics. The paper presents a real-time implementation of this measurement method, based on excitation with a logarithmic sinusoidal sweep and focuses on its practical use and benefits. Comparisons with methods based on maximum-length sequence techniques are also given.
Blachowicz, T.
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Brillouin light scattering from surface and bulk spin waves in Co/Cu superlattices [DAGA 2002 (Bochum)]
T. Blachowicz, M. Fraune and G. Güntherodt
[A]
Spin wave excitations of Co/Cu superlattices in the GHz frequency range have been investigated by the use of Brillouin light scattering. Two kinds of samples were grown in [111] direction. In the first sample the modulation period was equal to 18Å (10 Å Co + 8 Å Cu), while the total number of bilayers was equal to 60. The second sample had a modulation period of 100Å (60 Å Co + 40 Å Cu), with the total number of bilayers equal to 10. Thus the two samples had roughly the same total thickness. We have investigated the standing spin wave modes with exchange neglected, the dipolar coupled modes resulting from coupling of surface spin waves in each layer and the surface spin waves of the superlattice as a whole. The measurements were carried out as a function of magnetic field and for different angles of the incident photons. The in-plane magnetic anisotropy showed clear 6-fold symmetry. Despite the same total thickness of the samples, there is an important difference in the thickness of the single constituents of the multilayered structure. Frequencies of spin waves were modeled for different thickness of superlattices constituents based on a straightforward solution of the equations of motion of the magnetization in an applied magnetic field in the magnetostatic
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An uncertainty wave-vector diagram approach for Brillouin light scattering on bulk phonons [DAGA 2002 (Bochum)]
T. Blachowicz
[A]
A recently observed anomaly in Brillouin scattering experiments for the SLAO oxide type crystal, which reveals as a very high background, but which does not suppress strong stokes and anti-stokes signals, can be explained by the uncertainty wave-vector diagram. The presented approach uses wave vectors of incident light, scattered light, and acoustic waves, which express the quasi-momentum conservation principle, and the new uncertainty wave vector resulting from absorption and conversion of light energy into acoustic GHz modes creating a strong background. Experimentally observed optical signals in Brillouin scattering experiments possess a characteristic pattern, where we see a set of strong lines from elastic scattering, the Rayleigh lines, and very weak Brillouin peaks resulting from inelastic creation (stokes line) and annihilation (anti-stokes line) of acoustic phonons by photons. From the frequency domain point of view, the absorption-like channel in a scattering process should be interpreted as a light-energy conversion into GHz acoustic modes. The energy distribution between background and elastic/inelastic channels is a function of the light wavelength, and does not depend on the laser power applied. All of the above results appear at the absorption origin of the phenomenon.
Blanc-Benon, P.
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Modeling the Transient Behaviour of a Thermoacoustic Refrigerator [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Poignand, P. Lotton, M. Mironov, M. Bruneau, V. Gusev and P. Blanc-Benon
[A]
Nowadays, the expression of the temperature difference across the stack of a thermoacoustic refrigerator can easily be obtained in steady states, but models for analysing the transient process are still in progress. More precisely, previous models used to describe the behaviour of thermoacoustic devices usually assume several approximations preventing us from describing the transient behaviour of the temperature field. Particularly, heating due to viscous effects at the interfaces between the walls and the fluid in the thermoacoustic stack and thermal losses are usually neglected. Therefore, the parameters which govern the transient response, its shape and its characteristic stabilisation time are not fully identified.
Thus, the aim of the present work is to investigate more deeply, analytically, the transient behaviour of the thermoacoustic refrigerator, using a revisited description for the temperature variations in the stack due to thermoacoustic process, by introducing new features as heat losses through the thermoacoustic system and viscous heating in the boundary layers near the walls.
The phenomena has been modelled in terms of a system of a coupled differential equations, including both a non-homogeneous linear second order partial derivative equation reduced to an equation with constant coefficients and a set of differential equations, derived from the given physical situation, corresponding to initial and boundary conditions.
Apart from numerical methods which can provide the behaviour of the transient to interpret the experimental results recently available, the goal is to obtain approximate analytical solution to interpret the physical phenomena which underlie the viscous and thermal phenomena coupled together.
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Outdoor sound propagation modelling in complex environments: A new PE code coupled with a micrometeorological code [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Lihoreau, B. Gauvreau, T. Penelon, I. Calmet, M. Bérengier and P. Blanc-Benon
[A]
In complex environments the modelling of outdoor sound propagation implies to take into account the mixed influence of ground characteristics (topography, obstacles, impedance, etc.) and atmospheric conditions (refraction and turbulence). We have developed a new PE code coupled with a micrometeorological code in order to calculate the sound propagation above a non flat ground in such realistic outdoor situations.
Numerical resolution have been developed using the paraxial approximation of the wave equation in bidimensionnal configurations with a split-step Padé marching scheme. In our approach the effects of the topography are modelled using rotated systems of coordinates in order to treat the ground as a succession of flat domains. Our code can deal with different boundary conditions like the introduction of impedance jumps or thin screens which lead to diffraction of the acoustic energy. It also includes scattering effects due to atmospheric turbulence through the discrete random Fourier modes technique. The atmospheric turbulence is considered as isotropic, homogeneous, and essentially due to temperature scalar fluctuations.
Predicting long-range sound propagation over a non-urban site with complex propagation media requires the knowledge of micrometeorological fields in the lower part of the atmospheric boundary layer. Thus our modelling is coupled with a dedicated micrometeorological code (SUBMESO) which simulates wind and temperature fields over moderately complex terrain with high resolution. Its output data are used as input data for our PE code through a suited routine.
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Calculations with BEM in a refracting atmosphere [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Priour, E. Premat and P. Blanc-Benon
[A]
Regulations concerning traffic noise are becoming more and more demanding: acceptable noise levels imposed are lower and lower. Today, meteorological effects can no more be neglected, they have to be taken into account in models which predict sound propagation at long ranges. In order to predict accurately the sound field in outdoor acoustics, the Boundary Element Method (BEM) is a powerful tool, but it can be used, in its classical formulation, only for quiescent media. A work is currently undertaken, aiming at including meteorological effects (temperature and wind speed gradients) in the BEM approach.
In outdoor sound propagation, many phenomena such as absorption, refraction, diffraction can occur and interact in a complex manner in the same time. In this view, it is of particular interest to investigate if some propagation phenomena can be separated or have to be considered simultaneously. A study has been carried out on a configuration with a noise barrier in order to assess a maximum distance under which refraction effects can be neglected compared to diffraction. In this paper, computational results are given and the evolution of this maximum distance is represented versus different parameters (frequency, barrier height, receiver and source positions, meteorological parameter). Comparison of noise levels maps show that the results are encouraging: it seems that areas where meteorological effects can be neglected compared to diffraction effects could be enhanced.
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Statistical analysis of N-waves characteristics after propagation in a turbulent media [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Ollivier and P. Blanc-Benon
[A]
Turbulence plays a role in the propagation and the distortion of sonic booms but its influence is still not modelled accurately. One reason for this situation is the lack of controlled experimental data which can be used for comparison with theoretical or numerical results. In order to study the influence of turbulence on the propagation of acoustic N-waves, we conducted laboratory-scale experiments. An electrical spark source has been designed to generate N-waves, and two setups are used to study separately the influence of temperature or velocity random fluctuations. For both setups the spectrum and characteristic lengths of the turbulence have been measured.
In this paper, we present the statistical analysis of the mean values and higher moments of the usual parameters used to describe sonic boom signatures (peak pressure, rise time, duration, arrival time) for the waveforms measured after propagation in the thermal or the kinetic turbulence. Mean results are in accordance with previous numerical or experimental works. Some examples of random focusing have been observed. Since the characteristics of the turbulent media have been measured, the data can be also compared to existing theoretical models. Data show that the increase of the rise time and the decrease of the peak pressure could be linked to the probability of occurrence of caustics.
This work is partly supported by the European Community (SOBER project, Contract No. G4RD-CT-2000-00398) and by Ministère de la Recherche et des Nouvelles Technologies (decision No. 00 T0116).
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Effects of Surface Roughness and Turbulence on Propagation of Shock Waves above a Curved Surface [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
Q. Qin, K. Attenborough, S. Ollivier and P. Blanc-Benon
[A]
Laboratory experiments using an electric spark source of acoustic shock waves have been used to study the influence of refraction and diffraction on propagation of sonic booms. Curved surfaces were constructed in the anechoic laboratory at ECL to simulate atmospheric refraction effects and a heated grid was used to generate turbulence. The curved surface was either smooth or rough. The propagation of the shock wave was measured under different scattering and refracting conditions using a 1/8'' B&K microphone array. The rise time, the peak pressure, and the spectrum of the received acoustic shock have been investigated. The resulting data indicate that surface roughness decreases the peak sound pressure levels measured in the deep shadow zone by up to 2.6 dB while the turbulence increases the peak sound pressure levels by 5 dB for the same receiver. In the illuminated zone, surface roughness increases the peak sound pressure level by 1dB and steepens the shock wave whereas turbulence decreases the peak sound pressure level by 2 dB. These results show that there are significant effects due to ground roughness and atmospheric turbulence on the propagation of broadband shock waves in the atmosphere.
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Propagation of nonlinear acoustic signals through inhomogeneous moving media [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Blanc-Benon, V. Khokhlova, M. Averianov, L. Dallois and R. Cleveland
[A]
Nonlinear propagation of intense acoustic waves through inhomogeneous medium is an important problem for many modern applications including sonic booms in a turbulent atmosphere, explosive waves in a fluctuating ocean, and intense ultrasound and shock waves in biological tissue. Two different types of inhomogeneities are of importance: scalar inhomogeneities (spatial distribution of sound speed and density), for example, due to temperature variations in the medium or variations in tissue type; and vector inhomogeneities (spatial distribution of particle velocity), for example, due to the presence of vortices or flow in the medium. In all of these problems the combined effects of inhomogeneities, diffraction, and nonlinear propagation determine the peak and average characteristics of the acoustic field. A complete theoretical model that includes all the above mentioned phenomena is very complicated for analysis, thus most results to date have been obtained for simplified models. In this work, a new nonlinear parabolic wave equation with inclusion of both scalar and vortex inhomogeneities is presented. Numerical solutions of the equation for a fully three dimensional formulation, arbitrary initial periodic or single shock waveforms are described. Typical problems of linear and nonlinear propagation of acoustic signals in media with thermal or vortex inhomogeneities are investigated in order to better understand how the combined effects of inhomogeneities, diffraction, and nonlinear propagation determine the overall peak and average parameters of the acoustic field and to distinguish the impact of scalar- and vector-type inhomogeneities on the wave propagation.
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Secondary Sonic Boom Modelling for Realistic Atmospheric Conditions [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
L. Dallois, P. Blanc-Benon, J. Scott, U. Berger, D. Allwright and K. Kaouri
[A]
The propagation of the secondary sonic boom is studied using
atmospheric models up to the thermosphere. By solving temporal
ray equations, the secondary carpet position is investigated. An
amplitude equation including nonlinearity, absorption and relaxation
by various chemical species is coupled to the ray solver in order to
get informations on the amplitude and on the frequency of the sonic
boom at the ground level.
Using this propagation model and a realistic atmospheric model, the
seasonal dependencies of the secondary sonic boom are investigated. We
observed multipath arrivals, directly linked to wind field or 3D
inhomogeneities. Our simulation emphasized also the role played by the
wind structure of the stratopause.
Our results are intended to be compared to recorded
signals of secondary sonic booms showing low amplitudes and low
frequencies. Their rumbling noise can be interpreted as a summation
of sonic arrivals over different acoustic paths. This work is
supported by the European Community project SOBER (contract
No. G4RD-CT-2000-00398).
Blau, M.
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Zur Quantifizierung statistischer Fehler des Betrages FFT-basierter Kreuzleistungsdichteschätzer [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Blau
[A]
Die FFT-basierte Schätzung von Leistungsdichten stationärer Rauschprozesse nimmt einen wichtigen Platz bei der Analyse akustischer Spektren ein. Die dieser Technik inhärenten Fehler sind in der relevanten Literatur, insbesondere in den Arbeiten von Bendat und Piersol, diskutiert. Interessiert man sich nun für den Betrag von Kreuzleistungsdichten, so fällt auf, daß die von Bendat/Piersol vorgeschlagene Näherungsformel zur Quantifizierung statistischer Fehler (die sich in den Handbüchern zu einschlägigen Analysatoren wiederfindet) dazu tendiert, die tatsächlichen Fehler zu überschätzen. Der Grund hierfür liegt in der Annahme, daß der Erwartungswert des Betrags des Schätzers gleich dem Betrag der wahren Leistungsdichte sei. Dies ist jedoch im allgemeinen nicht der Fall, insbesondere nicht für niedrige Kohärenzen. Es wird daher eine alternative Näherungsformel vorgeschlagen, die versucht, diese Sachverhalte besser zu berücksichtigen.
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Vergleich ausgewählter objektiver raumakustischer Parameter hinsichtlich ihrer Korrelation mit dem subjektiven Kriterium „Scheinbare Breite der Quelle'' bei Musikdarbietungen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
A. Then and M. Blau
[A]
Der subjektive Eindruck ''Scheinbare Quellbreite'' (ASW) wird als wichtige Komponente des Raumeindrucks bei der Darbietung von Musik angesehen. Von den objektiven Kriterien, die mit diesem Eindruck korrelieren, haben sich neben dem Lautstärkemaß bei tiefen Frequenzen insbesondere der frühe Anteil des Seitenschallgrades und des interaurale Kreuzkorrelationskoeffizienten etabliert. An der TU Dresden wurde in den 80er Jahren des vorigen Jahrhunderts ein alternatives Raumeindrucksmaß entwickelt, dessen früher Anteil ebenfalls zur objektiven Abschätzung von ASW geeignet scheint. Der wichtigste Unterschied zu den beiden vorgenannten Kriterien besteht darin, daß zusätzlich eine Bewertung der Verzögerungszeit einzelner Reflexionen vorgenommen wird. In subjektiven Tests in einem synthetischen Schallfeld wurde untersucht, wie gut die drei Kriterien mit ASW korrelieren. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen legen nahe, daß die Einbeziehung der Verzögerungsinformation dann sinnvoll ist, wenn einzelne frühe Reflexionen dominant sind.
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Untersuchungen zur Wahrnehmbarkeit örtlicher Schwankungen von Räumlichkeitsparametern bei Musikdarbietungen [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Blau
[A]
Seit der Einführung der Nachhallzeit vor über 100 Jahren hat sich eine Reihe weiterer objektiver Parameter mit Erfolg in der raumakustischen Planung etabliert. Dies darf aber nicht darüber hinwegtäuschen, daß es nach wie vor Kritikpunkte und ungelöste Probleme in diesem Zusammenhang gibt. Einer der neueren Kritikpunkte betrifft Schwankungen objektiver Parameter, die man beobachten kann, wenn an räumlich benachbarten (nur wenige Zentimeter entfernten) Orten gemessen wird. Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit derartigen Schwankungen der Räumlichkeitsparameter IACC, LF und RL. Zunächst stellt sich dabei die Frage, ob und ab wann die in Messungen beobachteten örtlichen Schwankungen dieser Parameter innerhalb eines Zuhörerplatzes wahrgenommen werden können. Zur Beantwortung dieser Frage wurden orientierende Hörtests in einem virtuellen Schallfeld im großen reflexionsarmen Raum des Instituts für Akustik und Sprachkommunikation der TU Dresden durchgeführt. Dabei wurden Schallfelder generiert, die unterschiedlich geartete Schwankungen der genannten objektiven Parameter auf einem fiktiven Netz (5cm Maschenweite) in der Kopfebene aufwiesen. Diese Schallfelder wurden in Paarvergleichen hinsichtlich ihrer scheinbaren Quellbreite (ASW) durch Versuchspersonen beurteilt. Die Ergebnisse dieser Hörtests werden vorgestellt und mögliche weiterführende Arbeiten diskutiert.
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Kopplung des TLM-Verfahrens mit einer zeitdiskreten Modellierung von Plattenschwingern zur raumakustischen Simulation bei tiefen Frequenzen [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Blau and A. Wilde
[A]
Während moderne raumakustische Simulationsverfahren im hochfrequenten Bereich zufriedenstellende Vorhersagen liefern, weisen die derzeitigen Ansätze zur Simulation im tieffrequenten Bereich noch viele ungelöste Probleme auf. Ein bisher wenig beachteter Ansatz zur Simulation akustischer Wellenphänomene ist das sogenannte ''Transmission Line Matrix''-Verfahren (TLM), welches auch unter dem Namen ''3D Digital Waveguide Mesh'' oder als Spezialfall des ''Finite Difference Time Domain''-Verfahren bekannt ist. Im vorliegenden Beitrag wird diese Methode um ein Verfahren zur Modellierung von Plattenschwingern erweitert. Dabei werden die Plattenschwinger als lineare zeitinvariante Systeme mit multiplen Ein- und Ausgängen betrachtet, welche durch eine Beschreibung im Zustandsraum als Randbedingung für eine TLM-Simulation benutzt werden. Die Systemmatrizen der Zustandsraumbeschreibung der Plattenschwinger werden hier zunächst auf der Grundlage von Messungen aller mechanischen Übertragungsfunktionen ermittelt, ein späterer Übergang auf numerische Verfahren ist problemlos möglich. Das vorgestellte Verfahren wurde benutzt, um das Schallfeld in einem Hallraum mit vier Plattenschwingern an einer Wand zu simulieren. Es werden erste Ergebnisse dieses Experiments diskutiert und Schlußfolgerungen für die weitere Entwicklung des Verfahrens abgeleitet.
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Room Acoustical Simulation at Low Frequencies Using the Scattering Element Method [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Blau and A. Wilde
[A]
Arguably all known room acoustical simulation packages assume geometrical 'ray-like' sound propagation and are thus limited to high frequencies and/or diffuse sound fields (large rooms).
In the present work, a wave approach, the so-called scattering element method (SEM), is used to predict room acoustical parameters such as RT, C80, G, Tc at low frequencies for 5 microphone positions in a reverberation room (empty and with 4 plate absorbers).
This situation is modeled by 1.) adding a uniform absorption to all boundary (wall) nodes, in order to adjust the reverberation time to the expected statistical value for the empty room, and 2.) by discrete-time implementation of multiple-input-multiple-output (MIMO) reflection coefficient matrices representing the dynamical behavior of the plate absorbers.
The simulation, performed in 3rd octave bands, takes about 20 min on an ordinary PC; the predicted values of the room acoustical parameters conincide with measured ones in an acceptable manner.
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Neue Vorlesungen auf dem Gebiet der Akustik an der FH OOW [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Blau
[A]
An der Fachhochschule Oldenburg/Ostfriesland/Wilhelmshaven exisiert
seit fast 6 Jahren der Studiengang 'Hörtechnik und Audiologie'
(H+A), in dem eine praxisnahe interdisziplinäre Ausbildung in einem
breiten Bereich der Akustik und des Hörens stattfindet. Dieser
Beitrag sowie der dazu gehörige Beitrag von M. Hansen (siehe diese DAGA)
stellen die positiven Erfahrungen aus den Bereichen der Lehre sowie
erste Einschätzungen zur Arbeitsmarktsituation der Absolventen dar.
Der Studiengang H+A wurde zum WS 05/06 von einem reinem FH-Diplom- auf
einen konsekutivem Bachelor/Master-Studiengang umgestellt, der in Kooperation
zwischen Fachhochschule und Universität in Oldenburg durchgeführt wird.
In diesem Beitrag wird speziell die Lehre im Bereich der akustischen
Grundlagenausbildung vorgestellt. Eine Besonderheit gegenüber vielen anderen Akustikvorlesungen besteht darin, daß sie bereits relativ früh im Curriculum stattfindet.Dieser Herausforderung wird insbesondere durch den vermehrten Einsatz von computergestützter Visualisierung akustischer Welleneffekte, durch eine Vielzahl von Experimenten sowie durch die Ermunterung zum selbsttätigen Experimentieren (unterstützt durch Software zur Messung von Pegeln, Nachhallzeiten, Übertragungsfunktionen) begegnet. Die freie Verfügbarkeit der verwendeten Simulations- und Meßsoftware lädt auch hier zur Nachahmung ein.
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Verwendung von Stimme, Gesang und Musikinstrumenten zur Bestimmung raumakustischer Parameter [DAGA 2006 (Braunschweig)]
R. Machner, K. Heutschi and M. Blau
[A]
Es wird die Möglichkeit überprüft, Sprache, Gesang oder Musikinstrumente als Anregung für die Ermittlung raumakustischer Parameter durch die Korrelationsrechnung zu verwenden. Es wird der Zusammenhang genutzt, dass die Kreuzkorrelationsfunktion zwischen Ein- und Ausgangssignal gleich der Systemimpulsantwort, gefaltet mit der Autokorrelationsfunktion des Anregungssignals, ist. Der Eingang des Systems wird durch ein Referenzmikrophon im Nahfeld einer Quelle auf der Bühne geschätzt. Aufgrund des bekannten spektralen Verhaltens nichtstationärer Quellen (Sprache, Gesang und Musikinstrumente) wurde eine angepasste Verarbeitung ermittelt. Für diese konnten einige grundlegende Erkenntnisse in der Signalverarbeitung gewonnen werden, wodurch der Einfluss auf die resultierende Impulsantwort gering bleibt. Es werden die Grenzen des Verfahrens aufgezeigt, welche durch verschiedenen Faktoren charakterisiert sind.
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Messung und Bewertung der Diffusität des Schallfeldes in einem Hallraum [DAGA 2006 (Braunschweig)]
H. Remmers, M. Kappelmann and M. Blau
[A]
Im Rahmen des Neubaus eines normgerechten Hallraums für die itap GmbH sollte die Qualität der Diffusität des Schallfeldes messtechnisch erfasst und optimiert werden. Dazu sind physikalische Kenngrößen wie die Pegelverteilung, die Intensität als auch die Kohärenzfunktionen des Schallfeldes im Hallraum unter verschiedenen Bedingungen gemessen worden. Die Messergebnisse werden dargestellt und mit physikalisch/technisch motivierten Zielvorgaben verglichen. Der Begriff der Qualität eines diffusen Schallfeldes wird diskutiert.
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Der erste Psychoakustiker: Gustav Theodor Fechner, 1801-1887 [DAGA 2007 (Stuttgart)]
P. von Gablenz and M. Blau
[A]
Gustav Theodor Fechner (1801-1887) zählte zu den vielseitigsten und publizistisch aktivsten deutschen Gelehrten des 19. Jahrhunderts. Dem wissenschaftlichen Experiment und dem philosophischen Räsonnement gleichermaßen zugewandt, eröffnete Fechner mit seinen Arbeiten zum Zusammenhang von physikalisch beschreibbaren Reizen und menschlicher Empfindung ein neues Forschungsfeld: die Psychophysik. Es war Fechners wesentliche Leistung, zur zündenden Idee auch ein methodologisch reflektiertes Grundsatzprogramm zu formulieren, das in seinem Kern bis heute Bestand hat.
Mit einfachsten Experimentalaufbauten und teils sehr umfangreichen Versuchsreihen bewies Fechner für verschiedene Sinneswahrnehmungen die Gültigkeit des Weber-Fechnerschen Gesetzes, d.h. die logarithmische Beziehung von Empfindungsstärke und Reizintensität. Fechner unternahm Experimente zur Lautheitswahrnehmung mit einem eigens konstruierten Schallpendel, beschäftigte sich mit der vermuteten Lateralisierung der Lautheitswahrnehmung und suchte nach einer Formel, die Lautheit in Abhängigkeit von Frequenz und Schwingungsamplitude einer angeschlagenen Saite beschreibt.
Der Begründer der Psychophysik arbeitete die längste Zeit seines Lebens als klassischer Stubengelehrter, verfügte jedoch in der Universitätsstadt Leipzig über ein tragfähiges und inspirierendes wissenschaftliches Netzwerk. Der Beitrag versucht die Schwerpunkte der Forschungen Fechners in einem wissenschaftshistorischen Rückblick und - ergänzend - vor dem Hintergrund der Lebens- und Arbeitsbedingungen dieses Ausnahmewissenschaftlers zu skizzieren.
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Einfluss des Otoplastikprofils auf den objektiven Okklusionseffekt [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Blau, T. Sankowsky, H. Oberdanner and A. Stirnemann
[A]
Okklusion, d.h. die Gesamtheit der durch das Verschließen des Gehörgangs durch
eine Otoplastik verursachten (unangenehmen) Empfindungen, ist eine der häufigsten Beschwerden von Hörgeräteträgern.
Die akustische Komponente dieser Empfindungen geht mit einem
erhöhten Schalldruck im verschlossenen Gehörgang einher, dem objektiven
Okklusionseffekt.
Der Okklusionseffekt kann durch eine ausreichend große Belüftungsbohrung
unterdrückt werden.
Alternativ stellt sich die Frage, ob ein ähnlicher Effekt auch durch
eine besondere Formgebung der Otoplastik erzielt werden kann.
Diese Fragestellung wurde in einer Studie mit 10 normalhörenden Versuchspersonen
untersucht, bei der geschlossene und belüftete Otoplastiken mit
unterschiedlichem Oberflächenprofil hinsichtlich des gemessenen objektiven
Okklusionseffekts beurteilt wurden.
Sowohl bei geschlossenen als auch bei belüfteten Otoplastiken wurde der
objektive Okklusionseffekt im betrachteten Frequenzbereich (80Hz...560Hz)
signifikant durch das Oberflächenprofil der Otoplastik beeinflusst.
Otoplastiken mit einer inneren Abdichtung erzeugen im Mittel einen bis etwa
6dB geringeren Okklusionseffekt als Otoplastiken mit einer äußeren Abdichtung.
Konsistent mit dieser Beobachtung erzeugte die Otoplastik mit einer
inneren Abdichtung einen im Mittel um 1 bis 2 Skalenstufen geringeren
subjektiven Okklusionseffekt als die Otoplastik mit der äußeren Abdichtung.
Hinsichtlich des Tragekomforts wurden keine signifikanten Unterschiede
zwischen den Otoplastiken festgestellt.
Die Verwendung von Otoplastiken mit einer inneren Abdichtung könnte somit
kleinere Belüftungsbohrungen und damit eine bessere Feedback-Unterdrückung
ermöglichen.
Blauert, J.
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Zur Architektur interaktiver Systeme zur Erzeugung virtueller Umgebungen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J. Sahrhage and J. Blauert
[A]
Moderne Kommunikationssysteme erfordern geeignete Benutzerschnittstellen. Die Zukunft gehört dabei zweifellos solchen Schnittstellen, welche die Komplexität des technologischen Systems vor den Benutzern verbergen und es zulassen, dass letztere sich weitgehend intuitiv wie bei direkter zwischenmenschlicher Kommunikation verhalten können. Zu den Charakteristika solcher Schnittstellen, welche durch sogenannte virtuelle Umgebungen zur Verfügung gestellt werden, gehören Interaktivität und Multimodalität. Der Vortrag gibt einen Überblick über die gegenwärtigen technologischen Möglichkeiten, wobei besonderes Gewicht auf die auditive Repräsentation in interaktiven virtuellen Umgebungen gelegt wird. Der Vortrag dient zur Einführung in die nachfolgende strukturierte Sitzung.
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Kommunikationsakustik : Instrumentelle Analyse und Synthese auditiver Szenen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
J. Blauert
[A]
Es wird im Folgenden vorgeschlagen und begründet, die Bezeichnung ''Kommunikationsakustik'' generell für diejenigen
Bereiche der Akustik zu verwenden, die der Informationstechnik und Informatik nahe stehen. Nach einem Kurzüberblick
über die einschlägigen Forschungsgebiete des Institutes für Kommunikationsakustik der Ruhr-Universität
Bochum wird dann auf zwei Gebiete exemplarisch eingegangen, die in besonderer Weise kennzeichnend für Kommunikationsakustik
sind, nämlich die instrumentelle Analyse und die instrumentelle Synthese auditiver Szenen. Auf beiden
Gebieten zeigt sich, dass außer akustischen und auditiven Phänomenen kognitive und multimodale Phänomene zu
berücksichtigen sind. Zukünftige kommunikationsakustische Systeme werden generell in zunehmenden Maße entweder
wissensbasierte und multimodale Komponenten enthalten, oder die kommunikationsakustischen Systeme werden
als Subsysteme in komplexere Systeme eingebettet sein, die solche Komponenten enthalten. Dieser technologischen
Entwicklungstrend wird das Bild der Kommunikationsakustik künftig maßgebend prägen.
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Some New Experiments On The Precedence Effect [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
C. Tsakostas and J. Blauert
[A]
Recent pilot studies have rendered the following findings with regard to the precedence effect in a standard arrangement with one lead and one lag loudspeaker in anechoic space (simulated by virtual environment): The span of delays within which the precedence effect is active is shorter for low-frequency band-pass-filtered(BP) noise bursts.(200 to 770 Hz) than for high-frequency BP-noise bursts (1.72 to 3.7 kHz), and even shorter when both are presented simultaneously. Further: A concurrent continuous low-frequency BP noise prolongs the span for high-frequency BP-noise bursts, but not the other way around. For the same delay the auditory events for high- and low-frequency BP-noises are positioned differently in space. This holds also for different musical instruments playing concurrently. The JNDs for the delay of the lag speaker (absolute threshold of perceptibility) is not affected in the case of low-frequency BP-noise burst when a continuous high-frequency BP noise is added, but the other way around. Our data, among others, may support a hypothesis as to which the precedence effect is different for different - simultaneously perceived - auditory streams, and that different auditory streams may interact with regard to the precedence effect.
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Zur Wahrnehmung von Synchronität bei auditivtaktil dargebotenen Stimuli [DAGA 2002 (Bochum)]
M.E. Altinsoy, J. Blauert and C. Treier
[A]
Ziel ist es, ein besseres Verständnis der Integration von
akustischer und taktiler Information zu gewinnen und die neuen
Erkenntnisse in Virtuellen Auditiven Umgebungen anwenden zu
können. Dabei ist insbesondere hinsichtlich der Synchronität
notwendig, spezifizieren zu können, welche Kriterien in Bezug auf
zeitliche Faktoren getroffen werden müssen. Ein Experiment zur
Untersuchung von Wahrnehmungsaspekten der zeitlichen Faktoren
wurde in einer Virtuellen Auditiven Umgebung durchgeführt. In
diesem Experiment wurde ein Audio-Stimulus über einen Kopfhörer
und ein taktiler Stimulus in einem Schwingungsprüfstand
dargeboten. Dabei wurde die zeitliche Verzögerung bestimmt, mit
der beide Signale dargeboten werden konnten ohne dass die
Versuchspersonen eine Asynchronität wahrnehmen konnten, wenn beide
Stimuli zeitversetzt dargeboten wurden. Hierzu wurden zwei
verschiedene Stimuluspaare, ein künstliches und ein natürliches,
benutzt. Für das künstliche Stimuluspaar wurden
Breitbandrauschimpulse, für das natürliche Stimuluspaar Aufnahmen
im Kraftfahrzeug (Fahrt über Huckel) verwendet. In einem
''forced choice''-Experiment musste die Versuchsperson beurteilen,
welches der beiden (auditiv und taktil) Stimuli zuerst angeboten
wurde. Die Ergebnisse der Untersuchung werden vorgestellt und
diskutiert.
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Evaluierung von Räumen anhand binauraler Aktivitätsmuster [DAGA 2003 (Aachen)]
W. Hess, J. Braasch and J. Blauert
[A]
Die Ausgangsgrößen der Rechenmodelle zur Lokalisierung von Schallquellen werden meist als Korrelogramm, dem sogenannten Binauralen Aktivitätsmuster, dargestellt. In dieser Arbeit wurde untersucht, inwieweit binaurale Messungen von Raumimpulsantworten und deren kopfbezogene Bewertung mittels Binauraler Aktivitätsmuster zur qualitativen Beurteilung der akustischen Eigenschaften von kleinen Räumen, Konzertsäälen und Autos benutzt werden können. Um eine entsprechende Evaluierung durchführen zu können, musste die Darstellungsweise der Aktivitätsmuster optimiert werden, damit wichtige Parameter wie beispielsweise Nachhallzeit und initial time-delay gap ersichtlich werden. Als erforderliche Erweiterungen bezüglich der bestehenden Modelle von Lindemann (1986) und Gaik (1993) erwiesen sich (i) die Skalierung des Maximums in jedem Zeitfenster in Dezibel, um die späten Reflexionen sichtbar zu machen, (ii) eine gehörgerechte Integration über verschiedene Frequenzbänder und (iii) die farbliche Darstellung der binauralen Aktivitätsmuster, um die Elevation und Vorne-Hinten-Richtung der Reflexionen zu visualisieren.
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A study of the Perceptual Changes Caused by Sound-Source Occlusion [DAGA 2003 (Aachen)]
H. Farag, J. Blauert and O. Abdel Alim
[A]
For realistic sound-rendering in complex auditory virtual environments to be achieved, sound-source occlusion should be accounted for. Yet, the accurate analytic modelling of occluders is computationally expensive and hence, in order to achieve a simplified model, the changes in psychoacoustical parameters accompanying the perception of sound-source occlusion have to be identified and understood. The tone-coloration caused by the occlusion and the effect of the sound-source occlusion on the position of the auditory events of the listeners are two important parameters that have to be studied. Impulse response measurements, recorded under anechoic conditions, are used, in which rectangular wood plates of different dimensions are used to represent the occluders.
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Modeling the Precedence Effect for Noise Bursts of Different Durations [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Braasch and J. Blauert
[A]
Recently, a number of binaural models have been applied to explain the precedence effect for experiments using click pairs without the need of contralateral-inhibition elements as was proposed by Lindemann in 1986. These findings raised the question of to what extent those types of models are able to explain experiments for lead-lag pairs with longer durations. The simulation revealed that models which simulate the precedence effect by using the special characteristics of the auditory periphery (Hartung and Trahiotis, 2001) or by focusing on the spectral-dominance region (Tollin, 1998) fail when stimuli of longer duration than clicks are used, while a modified Lindemann model still shows satisfactory results. In principle, the modification consisted of alternating the combined algorithm to process interaural level differences and interaural time differences into two separate ones. In the model simulation, it was unnecessary to consider cross-frequency-band interaction like the second coincidence weighting of Stern et al. (1988), and it was sufficient to estimate the average of the outputs of the frequency bands involved. However in order to simulate the data for the ongoing (non-impulsive) stimuli, the degree of inhibition, which was originally adjusted to simulate the precedence effect for click pairs, had to be increased considerably. These findings indicate that the degree of inhibition increases dynamically with the exposure time of the stimulus.
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Einige Grundüberlegungen zur Qualität von Geräuschen [DAGA 2005 (München)]
U. Jekosch and J. Blauert
[A]
In diesem Beitrag werden systemische Grundüberlegungen zur Geräuschqualität erläutert. Dies erscheint insofern sinnvoll, als Geräusch-Qualität ein mentales Konstrukt darstellt, welches häufig unzureichend definiert wird. Entsprechend wird der Begriff der Geräuschqualität auch von Experten mehrdeutig verwendet. Dieser Beitrag soll deshalb u.a. zur Terminologie-Vereinheitlichung beitragen. Wir bemühen uns dabei, die unterschiedlichen Aspekte von Geräuschqualität in einer konzertierten Weise zu betrachten, derart, dass erkennbar wird, dass der Vorgang der Qualitätsbildung unabhängig von der speziellen Anwendung nach einem einheitlichen Schema abläuft. Dabei hoffen wir, dass diese Betrachtungsweise bei der Modellierung von Qualitätsbildungs-Prozessen nützlich sein kann.
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Der auditive Raumeindruck in zwei Konzertsälen stark unterschiedlicher Größe [DAGA 2005 (München)]
J. Merimaa, W. Hess and J. Blauert
[A]
Der auditive Raumeindruck in Aufführungsstätten für Musik wird u.a. durch die psychoakustischen Deskriptoren ''Hörereignisausdehnung' (auditory source width, ASW) und ''Umhüllung'' (listener envelopment, LEV) gekennzeichnet. Es wird über eine Untersuchung berichtet, in der sowohl ASW als auch LEV in zwei Konzertsälen stark unterschiedlicher Größe beurteilt wurden. Die Versuchspersonen bewerteten dabei drei Hörproben mit ''trocken''aufgenommenen, natürlichen Geräuschen (Cello, Snare und rosa Rauschen), die jeweils mit den binauralen Impulsantworten der Säle gefaltet worden waren. Es zeigte sich, dass im Mittel in dem kleineren Saal eine größere Hörereignisausdehnung und Umhüllung wahrgenommen wird als in dem großen, wobei allerdings die Anregungssignale die Ergebnisse beeinflussen. Für die raumakustische Praxis wird hierdurch betätigt, dass auch kleinere Säle so gestaltet werden können, dass sich ein befriedigender auditiver Raumeindruck einstellt. Dies ist wichtig, da der Raumeindruck als wichtiges Qualitätskriterium gilt.
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Scheinwelten, Wirkwelten ... und die Wurzel der Psychoakustik [DAGA 2006 (Braunschweig)]
J. Blauert
[A]
Erkenntnisse der Psychoakustik haben in letzter Zeit zunehmende Bedeutung in der Technik erlangt. Dabei kann oft beobachtet werden, dass die wissenschaftliche Psychoakustik überschätzt wird, indem von ihr Dinge erwartet werden, die sie nicht leisten kann. Andererseits wird die Psychoakustik aber auch unterschätzt, insbesondere indem sie als 'subjektiv' und somit als ein bisschen 'unsolide ' angesehen wird.
Es wird der Aufgabe dieses Beitrages sein, den Standort der Psychoakustik im Konzert der empirischen Wissenschaften möglichst klar aufzuzeigen. Dabei wird auf eine stringent phänomenale, d.h. wahrnehmungs-bezogene Argumentation Wert gelegt. Beispiele aus dem Bereich der Virtuellen Umgebungen werden zur Verdeutlichung herangezogen.
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Zeitmanagement für Doktoranden [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Blauert
[A]
Doktoranden haben die Aufgabe, innerhalb eines begrenzten Zeitraumes von wenigen Jahren ein klar definiertes Ziel zu erreichen, nämlich die Promotion. Hierzu ist ein beachtliches Maß an Selbstorganisation erforderlich. In diesem Beitrag wird über die unterschiedlichen Weisen berichtet, mit denen die über erfolgreichen 50 Doktoranden des Verfassers diese Aufgabe bewältigt haben. Diesen Beobachtungen werden diejenigen Methoden gegenübergestellt, die von Fachberatern für Zeitmanagement empfohlen und gelehrt werden. Hierzu gehört die fachgerechte Aufstellung von Zieldefinitionen und der daraus abzuleitenden, nach Prioritäten geordneten Zeit- und Arbeitspläne. Auf die Probleme einer zu stark einengenden Planung sowie auf die schlechte Angewohnheit des Zögerns und Aufschiebens (engl. procrastination) wird hingewiesen und Methoden zu deren Vermeidung werden mitgeteilt. Konsequenzen für eine effektive Betreuung von Doktorarbeiten werden diskutiert.
Bless, M.
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„Subjektive Evaluierung hat Methode“ [DAGA 2005 (München)]
A. Fiebig, M. Bless, B. Schulte-Fortkamp and K. Genuit
[A]
Es wird eine neue Methode vorgestellt und diskutiert, die sich bekannter qualitativer Verfahren aus den Sozialwissenschaften bedient und diese auf das Gebiet der angewandten Psychoakustik transferiert. Die Adaptation qualitativer Verfahren an die Anforderungen einer speziellen Fragestellung im Bereich der Akustik, an die Zusammensetzung des Versuchsklientels und an die Reproduzierbarkeit der Forschungsergebnisse steht dabei im Vordergrund. Durch ein spezielles Analyseverfahren konnten subjektive Aussagen objektiviert und auf eine allgemeingültige Ebene gehoben werden. Mit Hilfe der Genese von speziell auf eine Fragestellung bezogenen Zuordnungsmatrizen, in denen die qualitativ erhobenen Daten mit den physikalischen und psychoakustischen Deskriptoren verknüpft werden, kann die qualitative Analyse untermauert werden. Darüber hinaus eröffnet diese Vorgehensweise die Möglichkeit des Entwurfes situationsbezogener Wahrnehmungsmodelle, die über die rein akustische Wahrnehmung hinausgehen, und liefert umfangreiches Wissen bezüglich der Gestaltung von Geräuschen bzw. umfassender Geräuschszenarien.
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FEM-Schwingungssimulationen zur Bestimmung der Erschütterungs- und Sekundärluftschallimmissionen in Gebäuden [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Bless and F. Koopmans
[A]
Der ansteigende Platzbedarf für Verkehrsinfrastruktur und gewerbliche Nutzungen einerseits und Wohn- und kulturelle Nutzungen andererseits führt zunehmend zu erhöhten Erschütterungsbelastungen und den damit verbundenen störenden Sekundärluftschall. Die hohen Qualitätsansprüche von Bauherren an den akustischen Komfort, welche oft strenger sind als die normativen Grenzwerte, erfordern zunehmend die Berechnung der Schwingungseinleitung. In Simulationsmodellen basierend auf der Finite Elemente Methode (FEM) werden zum einen die Gebäude schwingungstechnisch optimiert gelagert und zum anderen Konzepte für quellnahe Maßnahmen, wie z. B. die federnde Lagerung zur Schwingungsentkopplung an Schienen, Straßen oder Maschinen, dimensioniert. Anhand von Fallbeispielen aus der Praxis wird gezeigt, welche Möglichkeiten die zwei- und dreidimensionalen FEM-Modelle bieten und welche Anpassungen zwischen wissenschaftlicher Theorie und praxisnahen Gegebenheiten dennoch erforderlich sind.
Blessing, S.
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In-situ-Korrektur für Bauteile im Massivbau [DAGA 2000 (Oldenburg)]
S. Blessing, H.-M. Fischer, M. Schneider, M. Späh and B. Zobec
[A]
Im Rahmen des europäischen Berechnungsmodells zur Vorhersage der Schalldämmung nach prEN 12354-1 wird eine sogenannte In-situ-Korrektur durchgeführt. Dabei wird beispielsweise das Labor-Schalldämm-Maß eines Bauteils durch den Bezug des Labor-Verlustfaktors auf den in-situ-Verlustfaktor korrigiert, um das sich in der konkreten Bausituation einstellende Schalldämm-Maß zu erhalten. Die Notwendigkeit dieser Korrektur beruht auf dem veränderten Gesamtverlustfaktor des Bauteils zwischen der Labor- und der Bausituation. Der Gesamtverlustfaktor wird dabei im Wesentlichen durch die Energieableitung über die Ränder der Bauteile bestimmt. Es werden verschiedenen Berechnungsmethoden zur Bestimmung des in-situ-Verlustfaktors bzw. der Körperschallnachhallzeit vorgestellt. Im Rahmen mehrerer Forschungsvorhaben na der FH Stuttgart - Hochschule für Technik wurden zahlreiche Messungen des Verlustfaktors in ausgeführten Bauten durchgeführt. Die berechneten Verlustfaktoren werden mit den Messergebnissen verglichen. Über die Ergebnisse dieser Untersuchung wird berichtet.
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Luftschalldämmung im Massivbau – Vergleich zwischen Berechnungen nach EN 12354 und Meßergebnissen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
B. Zobec, H.-M. Fischer, S. Blessing, M. Schneider and M. Späh
[A]
Die Schalldämmung von massiven Trennbauteilen hängt bekanntermaßen von ver-schiedenen Einflüssen (z.B. Masse-, Flächenverhältnisse der Bauteile, Einbaubedin-gungen Randanbindung etc.) ab. In verschiedenen Rechenmodellen werden diese Parameter mehr oder weniger detailiert berücksichtigt. Im Zuge der europäischen Normung (prEN 12354 ''Bauakustik - Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften) wurden zwei Berechnungsverfahren vorgestellt mit denen die physikalischen Verhältnisse der Luftschalldämmung erfaßt werden sollen. Mit Hilfe eines detailierten Berechnungsverfahrens, dem ''detailed model'' wird die Schalldämmung von Bauteilen frequenzabhängig berechnet. Hier werden u.a. die Direktschalldämmung R, die Stoßstellendämm-Maße Kij und die In-Situ-Korrektur der Bausituation berücksichtigt. Ein vereinfachtes Verfahren (''simplified model'') liefert das bewertete Schalldämm-Maß auf der Basis von Einzahlwerten. Im Rahmen mehrerer Forschungsvorhaben an der HFT Stuttgart wurden meßtechni-sche Untersuchungen an Gebäuden in Massivbauweise durchgeführt. Mit Hilfe der Meßergebnisse sollen die Rechenmodelle bzgl. ihrer Genauigkeit überprüft und op-timiert werden. Im Vortrag werden Ergebnisse dieser Untersuchungen vorgestellt
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Bestimmung des Stoßstellendämm-Maßes Kij in Gebäuden aus Massivbauweise als Eingangsgröße für EN 12354 [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Späh, H.-M. Fischer, S. Blessing, M. Schneider and B. Zobec
[A]
Die Qualität der Europäischen Berechnungsverfahren der prEN 12354 (''Bauakustik - Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften'') hängt wesentlich von der Qualität der Eingangsdaten ab. Eine wichtige Größe bei der Berechnung der Luftschalldämmung (prEN 12354-1) ist das Stoßstellendämm-Maß kij. Im Informativen Anhang E wird eine einfache Rechenmethode angegeben, mit der sich für starre Bauteilverbindungendas Stoßstellendämm-Maß als frequenzunabhängige Größe in Abhängigkeit von den flächenbezogenen Massen der beteiligten Bauteile berechnen läßt. Im Rahmen mehrerer Forschungsvorhaben an der HFT wurde in einer größeren Anzahl von ausgeführten Bauten eine Vielzahl von Stoßstellendämm-Maßen aus unterschiedlichsten massiven Baustoffen gemessen. Durch Mittelung der Meßwerte wird eine frequenzunabhängige Größe ermittelt, die mit dem Wert nach Anhang E verglichen wird. Durch einen modifizierten Ansatz für die Berechnung des Stoßstellendämm-Maßes wird versucht eine bessere Übereinstimmung von Messung und Rechnung zu erzielen.
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Einheitliches Konzept zur Berücksichtigung des Verlustfaktors bei Messung und Berechnung der Schalldämmung massiver Wände [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
H.-M. Fischer, M. Schneider and S. Blessing
[A]
Bei der Messung der Luftschalldämmung massiver Bauteile im Labor wird bislang die Messung des Verlustfaktors nicht verbindlich gefordert, in DIN EN 20 140-3 aber als zusätzliche Messung vorgeschlagen. Prüfstandsuntersuchungen der letzten Zeit haben bestätigt, dass die Erfassung des Gesamtverlustfaktors wichtige Zusatzinformationen über die Einbausituation des geprüften massiven Bauteils und die Energieweiterleitung auf benachbarte Bauteile liefert. Ein von der PTB durchgeführter Ringversuch zeigte, dass die Vergleichbarkeit von Schalldämm-Maßen, die für denselben Aufbau in unterschiedlichen Prüfständen gewonnen wurden, mit Bezug auf den Verlustfaktor deutlich verbessert werden konnte. Andererseits wird der Verlustfaktor massiver Bauteile von den europäischen Berechnungsverfahren (DIN EN 12354-1 und -2) bei der Berechnung des Schallschutzes in Gebäuden für die sog. In-situ-Anpassung herangezogen. Dabei werden die im Prüfstand gewonnenen Schalldämm-Maße auf die im realen Gebäude zu erwartenden Schalldämm-Maße transformiert. Im Rahmen umfangreicher Untersuchungen, die im Auftrag der Mauerwerksindustrie durchgeführt wurden, konnte für viele massive Bauteile der Gesamtverlustfaktor in Gebäuden ermittelt werden. Die Untersuchungen führen zu einer einfachen Beschreibung des In-situ-Verhaltens massiver Bauteile. Der vorliegende Beitrag zeigt, dass mit dem vorgeschlagenen Ansatz nicht nur die Berechnung des Schallschutzes im Rahmen der europäischen Berechnungsverfahren deutlich vereinfacht werden kann sondern gleichzeitig auch die Berechnungsgenauigkeit verbessert wird. Wird dieser Ansatz zugleich für die im Labor-Prüfverfahren zu erfassenden Verlustfaktoren herangezogen, kann ein direkter Zusammenhang zwischen Meßverfahren und Berechnungsmodell hergestellt werden. Dadurch kann der Messung der Schalldämmung im Prüfstand und der Berechnung des Schallschutzes in Gebäuden ein einheitliches Konzept zugrunde gelegt werden.
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Verifizierung des Rechenverfahrens für die Luftschalldämmung nach EN 12354-1 für den Massivbau; Teil 1: Einfluß von Eingangsgrößen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M. Späh, S. Blessing and H.-M. Fischer
[A]
Die Qualität des Rechenverfahrens EN 12354 (Bauakustik - Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften) hängt wesentlich von der Qualität der Eingangsdaten ab. Um den Teil 1 - Luftschalldämmung zwischen Räumen - für den Massivbau zu verifizieren wurden im Rahmen mehrerer Forschungsvorhaben eine Vielzahl an Messungen in ausgeführten Bauten durchgeführt, die mit den Berechnungen verglichen werden können. Dabei stehen neben den Werten des Schalldämm-Maßes auch die für die Berechnung notwendigen Werte des Stoßstellendämm-Maßes und des Verlustfaktors zur Verfügung. Aufgrund der durchgeführten Messungen lassen sich Angaben ableiten, welche Eingangsdaten verwendet werden sollten und wie bestimmte in-situ anzutreffende Situationen bei der Berechnung berücksichtigt werden können. Diese Angaben bilden die Grundlage für den 2. Teil des Vortrags, welcher unter der Berücksichtigung der hier vorgestellten Ergebnisse Aussagen über die Genauigkeit des gesamten Rechenverfahrens macht.
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Verifizierung des Rechenverfahrens für die Luftschalldämmung nach EN 12354-1 für den Massivbau; Teil 2: erreichbare Genauigkeit [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
S. Blessing, M. Späh, H.-M. Fischer and M. Schneider
[A]
Aufbauend auf dem vorhergehenden Vortrag sollen verschiedene auf EN 12354 basierende Berechnungsvarianten verglichen werden. Dies geschieht dadurch, daß im Rahmen von verschiedenen Forschungsprojekten, welche an der FH Stuttgart durchgeführt werden, gemessene Bausituationen mit diesen Berechnungsverfahren nachgerechnet werden. Ein wichtiger Unterschied gegenüber früheren Untersuchungen dieser Art besteht darin, daß die messtechnische Bestimmung des Schallschutzes im Bau von uns selbst durchgeführt wurden und die nachzurechnenden Situationen somit auch ausreichend genau dokumentiert sind. Für die Untersuchung stehen etwa 60 überprüfte Bausituationen zur Verfügung. Zusätzlich zu den gemessenen Werten des Schalldämm-Maßes stehen auch zahlreiche Ergebnisse zur flankierenden Schallübertragung zur Verfügung. Der Vergleich zwischen den verschiedenen Berechnungsvarianten und den gemessenen Ergebnissen lässt Aussagen über die mögliche Genauigkeit der Berechnung mit den unterschiedlichen Verfahren zu.
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Besonderheiten bei der Berücksichtigung von Stoßstellen im Massivbau [DAGA 2002 (Bochum)]
S. Blessing, H.-M. Fischer, M. Schneider and M. Späh
[A]
Zukünftig spielen bei der Vorrausberechnung des Schallschutzes in Gebäuden (z. B. nach EN 12354) die Stoßstellendämm-Maße eine wesentliche Rolle. Der Wert dieser Größe beeinflußt direkt die Flankendämmung auf den einzelnen Übertragungswegen. Im Anhang E zur EN 12354 Teil 1 werden Angaben gemacht, wie das Stoßstellendämm-Maß, im wesentlichen abhängig von der flächenbezogenen Masse der beteiligten Bauteile, für ver-schiedene Typen von Stoßstellen berechnet werden kann. Die Messung des Stoßstellendämm-Maßes erfolgt nach der Norm EN ISO 10848 ''Messung der Flankenübertragung von Luftschall und Trittschall zwischen benachbarten Räumen in Prüf-ständen'' (zur Zeit Entwurf). Führt man Messungen des Schalldämm-Maßes, der Flankendämmung und des Stoßstellen-dämm-Maßes in ausgeführten Gebäuden durch und berechnet diese Werte ebenfalls aufgrund der Angaben in Anhang E zur EN 12354-1 oder mittels Meßwerten des Stoßstellendämm-Maßes, so stellt am fest, daß einige Punkte zu beachten sind, um Messwerte und Rechenwerte in Einklang zu bringen.
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Prognose der Flankendämm- Maße bei der Berechnung der Schalldämmung nach DIN EN 12354-1 und Vergleich mit Messwerten [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Späh, S. Blessing, M. Schneider and H.-M. Fischer
[A]
Die resultierende Schalldämmung, berechnet nach DIN EN 12354-1, basiert auf der Berechnung der einzelnen Übertragungswege. Hierbei wird die Übertragung über das Trennbauteil sowie die Übertragungswege von Flanken erster Ordnung (d.h. mit einer Stoßstelle) berücksichtigt. Dies führt bei benachbarten Rechteckräumen zur Berücksichtigung von insgesamt 13 Einzelwegen. Diese Einzelwege lassen sich zusammenfassen zu der Flankendämmung von 4 flankierenden Bauteilen und des Trennbauteils (z.B. im Empfangsraum). Damit prognostiziert das Berechungsmodell nicht nur die Schalldämmung der gesamten Übertragungssituation, sondern auch die Anteile der an der Schallübertragung beteiligten Bauteile. In einer Vielzahl von Bausituationen wurden die Schalldämmung sowie die Flankendämm-Maße der Bauteile gemessen, so daß ein Vergleich der Meß- und Rechenwerte möglich ist.
Block, H.-U.
Blug, T.
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Sprachsynthese mit prosodischen Phrasenbausteinen [DAGA 2003 (Aachen)]
J. Trouvain and T. Blug
[A]
Viele automatisierte Ansagen in Dialogsystemen werden nicht durch eine vollständige Text-to-Speech-Synthese (TTS) erzeugt, sondern durch ganze aufgenommene Sätze (Voice-Prompts) oder durch die Zusammenfügung einzelner Wörter oder Satzteile (''Satzteilsynthese''). TTS-Synthese kann wohl jeden Text wiedergeben, erreicht bei vielen Benutzern aber nicht die erforderliche Akzeptanz bezüglich Verständlichkeit und Natürlichkeit. Voice-Prompts sind hier im Vorteil, bieten aber keine Flexibilität bei der Textgenerierung. Eine Satzteilsynthese dagegen ist anpassungsfähiger, ihr fehlt allerdings die Natürlichkeit von Voice-Prompts. Daher ist es günstig eine Satzteilsynthese mit einer Natürlichkeit ähnlich der von Voice-Prompts anzuvisieren. Eine phonetische Analyse einiger Beispiele aus alltäglichen Anwendungen hat ergeben, dass sehr häufig eine sub-optimale prosodische Realisierung für die eher mittelmäßige Qualität der Satzteilsynthese verantwortlich ist. Dies betrifft Rhythmus, Pausierung, Intonation und die Intensität der zu konkatenierenden Bausteine. Es bietet sich daher an, prosodische Phrasen statt den rein text-basierten Einheiten wie ''Satzteile'' oder Einzelwörter für die gesprochenen Aufnahmen als Grundeinheit anzunehmen. Um die Natürlichkeit einer prosodisch fundierten Phrasensynthese zu überprüfen, wurde ein Präferenztest mit 15 Versuchspersonen durchgeführt. In einem Dialogsystem wurde die Sprachausgabe mit drei verschiedenen Methoden generiert: ''herkömmliche'' Satzteilsynthese vs. prosodische Phrasensynthese vs. Voice-Prompt. Wie vermutet zeigen die Ergebnisse klar, dass die Reihenfolge Voice-Prompt prosodische Phrasensynthese Satzteilsynthese signifikant bevorzugt wird. Auch wenn nicht die Natürlichkeit von Voice-Prompts erreicht wird, zeigt eine Phrasensynthese, die prosodische Eigenschaften berücksichtigt und entsprechende Bausteine benutzt, einen entscheidenden Vorteil gegenüber den üblich verwendeten Satzteilsynthesen. Dieser Vorteil kann in vielen Anwendungen zu einer Erhöhung der Akzeptanz ''synthetischer'' Sprache genutzt werden.
Blum, A.
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Eliciting adaptation to non-individual HRTF spectral cues with multi-modal training [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Blum, B.F. Katz and O. Warusfel
[A]
This paper presents the results of a series of tests which examine the ability of subjects to adapt to non-individual Head Related Transfer Functions (HRTFs) in the context of auditory localization. Binaural presentations using the HRTF are currently limited in quality due to individual differences in the HRTF which are based on morphological variations between subjects. In contrast to studies involving adaptation methods for generating individualized HRTFs, this study concerns the ability of subjects to adapt to non-individual HRTFs through a short interactive training experience. Two groups were evaluated in the study, one using non-individual HRTF spectral cues with individual Inter-aural Time Difference (ITD) and a second control group using individual HRTFs. Subjects were blindfolded and the binaural rendering was performed using IRCAM's Spat software. Each subject passed two localizations tests separated by a 10 min training session. The training session was presented in the context of a search-game where subjects displaced a virtual sound source (linked to the position of the subject's hand via a tracking system) to locate various virtual sound targets, all rendered binaurally. Results show that localization performance improved for the group using non-individual HRTFs, leading to errors comparable to the control group, while little improvement was found for the control group. This indicates that the improvement is not linked to the training session in general, but to a perceptual adaptation to non-individual HRTFs. Rapid adaptation to non-individual spectral cues has been shown to be possible using multi-modal interactions, in this case proprioceptive and auditory associations.
Blum, F.
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Experimental and numerical acoustic modal analysis of a hydroacoustic testbasin [DAGA 2005 (München)]
F. Blum and L. Gaul
[A]
In diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, das eine experimentelle Identifikation von akustischen Eigenschwingungsformen und den zugehörigen Eigenfrequenzen eines Hydroakustik-Versuchsbeckens ermöglicht. Um dies zu erreichen, muss die Frequenzantwort experimentell ermittelt werden, d.h. der gemessene Schalldruck muss mit dem Anregesignal korreliert werden. Eine verlässliche Messung des Anregesignals - im Falle der Hydroakustik ist dies die Volumengeschwindigkeit - gestaltet sich sehr schwierig. Das vorgestellte Verfahren umgeht diese Probleme, indem die Messungen auf das Eingangssignal der Anregung bezogen werden. Dies erlaubt eine Aussage über die Eigenfrequenzen und Eigenmoden des Hydroakustikbeckens. Die Verifikation der Messergebnisse mit einer Finite-Elemente Simulation liefert eine sehr gute Übereinstimmung.
Blum, R.
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Messung der Modulationstransferfunktion (MTF) von nichtlinearen Hörgeräten [DAGA 2005 (München)]
R. Schultz-Amling, S. Fredelake, I. Holube, M. Hansen and R. Blum
[A]
Es wird eine neue Methode zur Messung der elektro-akustischen Eigenschaften moderner nichtlinearer Hörgeräte vorgestellt. Elektro-akustische Eigenschaften von Hörgeräten werden zur Zeit nach Normvorschriften wie z.B. IEC 118 bestimmt. Diese dort vorgeschlagenen Messmethoden beruhen im wesentlichen auf den Erfahrungen mit linearen Hörgeräten und einfachen Kompressionsschaltungen. Die Leistungsfähigkeit moderner Hörgeräte, die meist über eine mehrkanalige, nichtlineare und adaptive Signalverarbeitung verfügen, wird also nicht mit berücksichtigt.
In diesem Beitrag werden Messungen der phase-locked modulation transfer function, MTF-PL (Drullman et al., JASA, 1994) für lang andauernde Sprachsignale in Ruhe und mit Störgeräusch (SNR= +?, +10, +4 dB) vorgestellt. Diese Signale wurden als Eingangssignal für verschiedene moderne nichtlineare Hörgeräte verwendet, die über eine adaptive Signalverarbeitung verfügen, wie z.B. Dynamikkompression und Geräuschreduktion. Die Ausgangssignale jedes Hörgerätes wurden mit einem IEC-711 Kuppler aufgenommen. Aus dem Vergleich von Ein- und Ausgangssignal wurde die frequenz- und modulationsfrequenzabhängige MTF-PL berechnet.
Aus der komplexwertigen MTF-PL wurden folgende Parameter extrahiert, die zur Beschreibung und Unterscheidung verschiedener Hörgeräte nützlich sind: a) die Gesamtzeitverzögerung; b) eine frequenzabhängige Modulationsübertragungsgröße (durch gewichtete Mittelung der MTF-PL), die in engem Zusammenhang mit dem effektiven Kompressionsverhältnis steht; c) die Kohärenz zwischen Ein- und Ausgangssignal. Diese Parameter weisen deutliche Unterschiede zwischen den einzelnen Hörgeräten auf.
Ein wichtiger Vorteil gegenüber herkömmlichen Messmethoden ist die Tatsache, dass realistische Signale verwendet wurden, und keine statischen Sinus- oder Rauschsignale. Außerdem garantiert die Wahl von langen Eingangssignalen, dass sich das Hörgerät angemessen einstellt. Somit ist eine Beschreibung der Leistungsfähigkeit des Hörgerätes in der alltäglichen Situation des Benutzers möglich.
Blumrich, R.
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Auswirkungen vertikaler Windkomponenten auf die Schallausbreitung – Berechnungen mit einem Euler-Modell [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
R. Blumrich and D. Heimann
[A]
Schallausbreitung in der atmosphärischen Grenzschicht ist stark beeinflusst von der Geländeform, Bodenbeschaffenheit und dem Zustand der Atmosphäre. Die Atmosphäre ihrerseits unterliegt ebenfalls den topografischen Einflüssen. In einem Schallausbreitungsmodell basierend auf einer numerischen Integration der linearisierten Euler-Gleichungen werden diese Einflüsse berücksichtigt. Hierzu wird entweder ein meteorologisches, mesoskaliges Modell oder ein Strömungsmodell vorgeschaltet, dass eine dreidimensionale Berechnung der entsprechenden atmosphärischen Parameter bei annähernd beliebiger Geländeform ermöglicht. Vergleiche mit experimentellen Daten zeigen, dass das Modell im Rahmen der angestrebten Anwendungen zuverlässig arbeitet. Nachteilig sind ein hoher Rechenaufwand und eine erschwerte Simulation einer endlichen, komplexen Bodenimpedanz. Am Beispiel der Schallausbreitung über einen Schallschutzschirm unter Einfluß von Windgradienten wurden Untersuchungen zur Auswirkung der vertikalen Windkomponenten durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Vernachlässigung der vertikalen Windkomponenten keine signifikanten Fehler erzeugt.
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Numerische Simulation der Wirksamkeit verschiedener Schallschutzbarrieren unter Windeinfluss [DAGA 2002 (Bochum)]
R. Blumrich and D. Heimann
[A]
Die Wirksamkeit von Schallschutzwänden und -dämmen hängt bekanntermaßen stark von den vorhandenen Windverhältnissen ab. Bei Schallausbreitung in Windrichtung z.B. modifiziert die Schallschutzeinrichtung in der Regel den Windgradienten derart, dass der Abschattungseffekt reduziert wird. Die Verschlechterung der Wirksamkeit hängt u.a. von der Form und Beschaffenheit der Schallschutzeinrichtung ab. Mit einem System von Simulationsmodellen basierend auf einer numerischen Integration der Euler-Gleichungen wird die Auswirkung der Schallschutzeinrichtung auf das Windfeld einerseits und die Schallausbreitung in dem modifizierten Windfeld andererseits berechnet. Mit Hilfe dieser konsistenten Simulation kann nun die Wirksamkeit einer Wand oder eines Dammes berechnet werden und das diesbezüglich optimale Design gefunden werden. Es werden beispielhaft verschiedene Schallschutzbarrieren diskutiert, deren Einfluss auf das Windfeld dargestellt und deren Wirksamkeit verglichen.
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Einfluss einer turbulenten Atmosphäre auf die Lärmimmission - Simulationen mit einem linearisierten Euler Modell [DAGA 2003 (Aachen)]
R. Blumrich and D. Heimann
[A]
Der Einfluss meteorologischer Faktoren auf die Schallausbreitung im Freien ist hinlänglich bekannt und wird bei Lärmprognosen mehr und mehr berücksichtigt. Die Turbulenz der Atmosphäre ist einer dieser Faktoren, der allerdings in den gängigen Lärmimmissions- prognoseverfahren noch nicht einbezogen wird. In ein kürzlich entwickeltes Modell, basierend auf der numerischen Integration der linearisierten Euler-Gleichungen (LE Modell), wurde die Option der Ausbreitungsrechnung in turbulenter Atmosphäre implementiert. Das LE Modell zeichnet sich durch die Fähigkeit aus, atmosphärische Inhomogenitäten vollständig in 3 Dimensionen berücksichtigen zu können. Es wird die Methode der Repräsentation der Turbulenz in dem LE Modell dargestellt und ihr Effekt auf die Lärmimmision (z.B. Kohärenzverlust im Schallfeld kohärenter Quellen, Streuung in Schattenzonen bei Gegenwindausbreitung) an Hand von Simulationen diskutiert.
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A 10-year statistics of sonic boom carpets based on meteorological ERA data and numerical calculations
R. Blumrich and D. Heimann
[A]
In the framework of the Sonic Boom European Research Programme (SOBER) financed
by the EU, the propagation of a (primary) sonic-boom emerging from a high-flying
aircraft has been investigated. A statistical analysis of the meteorological
variability and its influence on the sonic boom characteristics, i.e. the sound
immission on the ground, has been carried out. The investigations are based on
a full ten-year set of ERA-15 data (years 1984 to 1993) of an area in the
St.George's Channel. The sonic boom propagation has been calculated using an
advanced ray-tracing algorithm. The large amount of data has been reduced to
shape parameter which have been analysed using e.g. frequency distributions,
cross correlations, and cluster analysis. The frequency distributions of the
meteorological data show no significant variation with respect to the daytime
and only a few significant variations with respect to the season.
The correlation of the acoustic and the meteorological parameters show the specific influence of several meteorological parameter on the sonic boom.
A classification of the meteorological data has been carried out in order to
be able to represent the whole sonic boom statistics by means of a few data sets.
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Consideration of the Local Climate in the Prediction of long-term sound levels
D. Heimann and R. Blumrich
[A]
The propagation of sound over distances of more than 200 m is largely influenced by meteorological factors. In long-term noise prediction (e.g. of Lden) the local climate provides the relative contributions of different meteorological situations being favourable or adverse with respect to the propagation of noise. The paper presents a quantitative estimation of the climate effects on long-term noise predictions, proposes meteorological classifications, and sketches solutions for implementing them in practicable prediction tools for surface and air traffic noise.
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Messung der Innenraumabsorption bei Pkw für mittlere und höhere Frequenzen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
T. Worreschk, A. Kramer, R. Blumrich and M. Helfer
[A]
Bei akustischen Untersuchungen am Pkw wird im Allgemeinen der Innenraum zumindest für höhere Frequenzen als hoch-absorbierend betrachtet. Dies trifft insbesondere für Annahmen bei der Berechung des Pkw-Innengeräusches zu. Diese Annahme ist für Pkw der Mittelklasse mit Stoff-, Leder- und Teillederausstattung überprüft worden. Hierzu sind detaillierte Messungen mit Impulsanregung im Innenraum durchgeführt worden. Über die Nachhallzeit wurde dann die Absorption bestimmt. Die Ergebnisse zeigen für mittlere bis höhere Frequenzen Absorptionskoeffizienten, die in etwa den Annahmen entsprechen. Sie werden frequenz-abhängig dargestellt.
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Untersuchung der Kopplungseffekte Innenraum-Kofferraum beim Schiebedachwummern an Hand eines SAE-Modells [DAGA 2007 (Stuttgart)]
R. Blumrich, B. Crouse, D. Freed, A. Hazir and G. Balasubramanian
[A]
Das Schiebedachwummern ist bei Pkw ein starker Effekt mit zum Teil erheblicher Minderung des Insassenkomforts. Hierbei wird die Luftmasse im Innenraum des Pkw durch die Überströmung der Öffnung zu Schwingungen angeregt und bei passender Geschwindigkeit in Resonanz gebracht. Die Kopplung des Innenraums mit dem Kofferraum hat einen Einfluss auf diesen Effekt. Zum besseren Verständnis dieses Einflusses und für die richtige Simulation des Wummerns sind mit einem SAE-Fahrzeugmodells mit Schiebedachöffnung und Hohlraum in verschiedenen Konfigurationen experimentelle Untersuchungen durchgeführt worden, begleitet durch entsprechende Simulationen. Die Trennwand zwischen Innenraum und Kofferraum wurde u. A. in starrer Ausführung mit und ohne definierte Verbindungsluftkanäle und als flexible Wand eingesetzt. Hiermit konnten Kopplungseffekte über Luft und über die Trennwand untersucht werden. Es werden die Ergebnisse dieser Untersuchungen und Vergleiche zwischen Experiment und Simulation gezeigt.
Blumschein, E.
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Berücksichtigung der zeitlichen Wahrnehmung im Abbild natürlicher Geräusche [DAGA 2000 (Oldenburg)]
E. Blumschein
[A]
Nach reichlich 150 Jahren Ablehnung ist es überfällig, Seebecks Einwände gegen Ohm's Erklärung des Gehörs als Frequenzanalyse erstzunehmen und in der Praxis zu berücksichtigen. Eigentlich ist es inzwischen erwiesen, dass daneben auch die zeitliche Wahrnehmung des Schalls eine Rolle spielt, und dass speziell Frequenzen unter 100 Hz entgegen der Tonotopie von Hörnervfasern vermittelt werden, die man eigentlich dem Kilohertzbereich zuordnet. Aus der Vielfalt der neuronalen Signalverarbeitung ergeben sich verblüffend einfache Erklärungen für mancherlei Paradoxa an beiden Grenzen des hörbaren Frequenzbereichs. Es zeigt sich, dass die verallgemeinerte Modellvorstellungen teilweise nicht gerechtfertigt waren und zu Trugschlüssen geführt haben. Folglich ist es eine Illusion, das Spektrogramm für ein korrektes Abbild zu halten. Die notorischen Probleme des Spektrogramms lassen sich nur bedingt durch eine flexiblere Fensterung, mathematische Transformationen und viel Übung bei der Interpretation mildern. Genaugenommen sieht man oft gar nicht, was man als Tonhöhe zweifelsfrei wahrnimmt, eine fehlende Grundwelle zum Beispiel. Es scheint deshalb folgerichtig, dass eine Erkennung von Inhalten aus Spektrogrammen erst nach deren grundlegender Nachbesserung sinnvoll ist. Ganz falsch wäre es, zur automatischen Erkennung unmittelbar neuronale Netze auf das Erregungsmuster der Basilarmembran anzuwenden. Vielmehr muss man nachgeordnete simple Tricks erkennen und nachahmen, auch wenn dies mit alten Dogmen wie der Phasentaubheit des Ohrs nicht vereinbar scheint. Skeptiker mögen sich von der Notwendigkeit überzeugen, mit falscher Tradition zu brechen, indem auch sie die Richtung einer Phasenumkehr wahrnehmen und erstmals sehen, was sie wirklich hören. Die Nachbesserung der Tonhöhe ist relativ einfach möglich. An weiteren Nachbesserungen (onset, links-rechts-Kopplung, etc.) wird gearbeitet.
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Was leistet unser Gehör wirklich? [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
E. Blumschein
[A]
Die Erklärung des Hörens als Frequenzanalyse des Schallsignals auf der Basilarmembran greift zu kurz und ist nicht mehr gerechtfertigt, seit man beginnt die Funktion der äußeren Haarzellen und des Gehirns zu verstehen. Will man Lehrbücher, Messungen, Vorschriften, Tontechnik, kognitive Systeme, etc. mit dem beobachteten Leistungsvermögen des Gehörs in Einklang bringen, kommt man an einer fundamentalen Revision jener Vorstellungen nicht vorbei, die auf ungerechtfertigten Anwendungen grundsätzlich richtiger Theorien beruhen. Beispielsweise darf man aus der Taubheit des Gehörs ab höchstens 20 kHz und der Abtasttheorie nicht schließen, daß Abtastfrequenzen weit über 40 kHz sinnlos sind. In diesem und in zahlreichen anderen Fällen gelingt es relativ einfach, den Trugschluß plausibel zu entlarven. Generell muß eine traditionell an Energie und Mechanik orientierte Betrachtungsweise einem mehr von den Neuronen bestimmten Verständnis weichen. Dieses ist geprägt durch Eigenschaften einzelner Neuronen, beispielsweise Refraktärzeit und Aktionspotential, und durch ihr synaptisches Zusammenspiel. Notwendige Korrekturen erschöpfen sich nicht in zusätzlicher Berücksichtigung zeitlicher Kodierungen in und zwischen den Kanälen, denn das zu erklärende Leistungsvermögen des Gehörs und weitere obskure psychoakustische Befunde schließen mannigfaltige Aspekte ein, u. a. Mechanismen für die Ortung im Raum, Robustheit gegenüber Reflexionen und anderen Störungen, Begrenzung der Phasentaubheit auf stationäre Signale mit nicht zu geringer Fundamentalfrequenz, virtuelle Tonhöhe, Oktavvergrößerung, 0,2% Frequenzauflösung und einen beispiellosen Dynamikbereich bei extrem niedriger Hörschwelle. Auch für letztere wurde eine neue, allerdings noch unbewiesen Erklärung gefunden. Auch jene Hypothesen, die ein ziemlich radikales Umdenken erfordern, werden nach ihrer bereits erfolgten Diskussion unter Fachleuten grundsätzlich für akzeptabel und anwendbar gehalten.
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Prävention subjektiver Störgeräusche [DAGA 2002 (Bochum)]
E. Blumschein
[A]
Allein in Deutschland leiden Millionen Menschen darunter, dass es in ihren Ohren klingelt oder brummt. Andere empfinden tieffrequente Geräusche viel lauter als ein Normalhörer. Obwohl der permanente Tinnitus mit endgültigen Innenohrschäden korreliert und von Langner physiologisch weitgehend aufgeklärt wurde, lässt auch er sich kaum anders als über die Psyche einigermaßen behandeln. Die Anzahl erheblich Betroffener wächst. Deshalb wurde nach Wegen zur Prävention solcher Beschwerden gesucht. Vielerlei Anzeichen sowie Studien von Todd belegen eine wesentliche Gemeinsamkeit. Trotz signifikanter Unterschiede können alle drei Leiden mittelbare oder direkte Folgen suchtähnlichen Umgangs mit tieffrequentem Schall sein. Dies gilt nicht nur für Hörschäden im Hochtonbereich infolge des Genusses lauter Musik sondern auch für umgekehrte Gefühle bei der Belästigung durch tieffrequentes Brummen. Einfache Experimente zeigen, warum es auch bei Einhaltung gültiger Pegelgrenzwerte massenhaft zu vehementen Klagen kommt. Es ist somit erforderlich und auch schon möglich, Maßnahmen zur Prävention einzuleiten. Unzweifelhaft gehört dazu eine stärkere Bewertung von Quellen komplexer Geräusche unter Gesichtspunkten wie ihrer Fernwirkung und dem zu erwartenden Verhalten exponierter Personen. Hinweise von Manger zu Beschallungs-Praktiken sind umzusetzen. Aspekte der Raumakustik müssen im Eigenheimbau besser berücksichtigt werden. Die Lehrer sollen ein ausreichendes Verständnis der unersetzlichen Qualität unserer Sinnesorgane vermitteln bis hin zur Schutzfunktion des Stapediusreflexes und typischen Spätfolgen jugendlichen Leichtsinns. Experten wie Bellmann und Møller haben sich mit begrenztem Erfolg darum bemüht, die erhebliche Streuung von bei tiefer Frequenz gemessenen Hörschwellen einzuschränken. Möglicherweise geht das Problem auf eine Nichtlinearität apikaler Haarzellen zurück. Spitze-Spitze-Werte wären dann für komplexe Tieftöne ungeeignet.
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Diskussion von Mechanismen der Wahrnehmung geflüsterter Sprache und des Brummtons [DAGA 2002 (Bochum)]
E. Blumschein
[A]
Die Wahrnehmung von Formanten schreibt man traditionell spektraler Bandpassanalyse im Innenohr zu. Während sich jedoch normal artikulierte Sprache aus dem Spektrogramm entschlüsseln läßt, gelingt dies bei geflüsterten oder genuschelten Worten kaum. Die frequenzauflösende Analyse ist bei stimmlos geflüsterter Sprache offensichtlich viel weniger dominant gegenüber sie stets begleitenden weniger auffälligen Merkmalen. Deshalb sind Vergleiche zwischen geflüsterter und normaler Sprache ein möglicher Schlüssel zu alternativem und ergänzendem Verständnis der Wahrnehmung. Vermutlich sind nur Menschen fähig flüsternd miteinander zu kommunizieren. Dies unterstreicht die Bedeutung solcher bisher vernachlässigten zeitlichen und Statistik-Merkmale. Akustisch zeichnet sich geflüsterte Sprache dadurch aus, dass ihre Übertragung stärker gedämpft und gerichteter erfolgt. Entscheidend sind aber die Unterdrückung stimmhafter Laute und zusätzliches Rauschen. Auch der verminderte Schallpegel behindert die Ausformung von Resonanzen in Innenohr. In dem Maße wie keine ausreichende Synchronisation der äußeren Haarzellen zu Frequenzgruppen erfolgt, verliert das Muster aufgelöster Formanten an Schärfe. Aus bekannten Daten vom Hörnerv und von der primären Großhirnrinde wird nun geschlossen, dass die nach weitgehendem Verlust der Frequenzauflösung verbleibende dynamische Strukturierung des Impulsmusters vor allem von den Hörnerv-Fasern hoher charakteristischer Frequenz vermittelt wird und bis ins Großhirn erhalten bleibt, obwohl auch schon im Mittelhirn diverse Verknüpfungen erfolgen, welche sicherlich jedoch nicht direkt zum Sprachverständnis beitragen. Der fließende Übergang von normaler zu geflüsterter Sprache wird als Indiz dafür angesehen, dass die Wahrnehmung von Schall letztlich unitär und dem Großhirn zuzuschreiben ist. Die neuronale Informationsverarbeitung unterscheidet sich allerdings erheblich von der beispielsweise mit dem Artikulationsindex vorausgesetzten Frequenzanalyse.
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Mathematik und akustische Realität [DAGA 2003 (Aachen)]
E. Blumschein
[A]
Tools wie Matlab lassen auch in der Akustik kaum Wünsche offen. So kann man Felder berechnen oder auch bequem eine beliebige stepped frequency Wellenform herstellen und benutzen. Um so ärgerlicher sind Probleme bei der Interpretation von Rechenergebnissen sowie Diskrepanzen zwischen den Rechenergebnissen und der Realität. Analytisch berechnet wurde die Eigenfunktions-Entwicklung der Greenschen Funktion für eine Punktquelle in einem endlosen Rohr. Das Einsetzen von praktischen Werten offenbart, dass ihr zunächst keine physikalische Realität zukommt. Earl G. Williams nennt die Moden ''nicht sehr physikalisch'', F. Fahy erläutert Konsequenzen. Während man in solchen Fällen an die Notwendigkeit erinnert wird, die Ebene des Modells wieder zu verlassen, gelingt letzteres bei der Fourier-Transformation nicht befriedigend. Bereits die Hintransformation führt zu Ambivalenz. Die Rücktransformation liefert außer der Originalfunktion auch ihr zeitliches Spiegelbild. Die a priori einseitige Fourier-Kosinus-Transformation (FCT) passt meist besser. Sie vermeidet unsinnige Frequenzen bzw. Wellenzahlen sowie Akausalität und Redundanz. Sie reicht deshalb aus, weil eine negative verstrichene Zeit physikalisch ebenso irreal wie ein negativer Radius ist. An der Ewald-Kugel spart die FCT zwar immerhin sieben Achtel ein. Als wichtiger wird jedoch eingeschätzt, dass die Theorie jetzt ohne Bedenken nachvollziehbar ist.
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Neues zu Hörphänomenen und -mechanismen [DAGA 2003 (Aachen)]
E. Blumschein
[A]
Als Acouphéne bezeichnen die Franzosen vor allem Hör-Illusionen wie Tinnitus. Speziell die erstmals vor einem Jahr angesprochene Frage der Brumm-Illusion wird jetzt anhand neuer Details ein wenig anders beurteilt, siehe Leserbrief ''Im Kopf und trotzdem von außen'' in www.brummt.de. Zu den Details gehören der Nachbrumm-Effekt und neue Erkenntnisse die mit Hilfe des Hum-Simulators sowie durch individuelle Bestimmung der Brummfrequenz gewonnen wurden. Journalistische Beschreibungen und erste Laienexperimente erwiesen sich als nicht tragfähig. Während eine Erkältung das Brummen vorübergehend verstummen lässt, wird der Tinnitus durch sie meist verschlimmert. Ein weiterer Effekt wurde entsprechend der räumlichen Lage der Hörschnecken im Kopf vermutet und tatsächlich bestätigt. Als Modifikation der Vorstellung dass der Frey-Effekt über Knochenleitung in das Innenohr einkoppelt wird angenommen, dass Aquädukte Druckstöße aus der CSF mit um Mikrosekunden unterschiedlicher Verzögerung übertragen. Die Mechanismen des Hörens von Frequenzen unter 100 Hz sind nach wie vor Gegenstand kontroverser Diskussionen. Anhand vielfältiger und sehr gut zusammen passender Indizien scheint jedoch klar zu sein, dass die niedrigste Bestfrequenz der Haarzellen weit über 20 Hz liegt, etwa dort wo die Feinstruktur des Audiogramms aufhört.
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Erforschung des Gehörs veranlasst fundamentale Korrekturen in Physik und Mathematik [DAGA 2006 (Braunschweig)]
E. Blumschein
[A]
Weil ein auf der DAGA 2003 vorgestelltes reellwertiges Spektrogramm auf der Basis der Cosinus-Transformation die generelle Angemessenheit der komplexen Signalanalyse als fragwürdig erkennen ließ, war die Fachwelt ähnlich skeptisch wie gegenüber Seebeck, der 1844 Ohms Theorie berechtigt bezweifelt hatte. Inzwischen stellte sich heraus, dass ein zunächst nur im Zusammenhang mit der Hörfunktion aufgefallener Sachverhalt für die Physik insgesamt relevant ist: Zukünftiges kann man nicht nur nicht hören, es existiert einfach noch nicht. Auch in der Quantenphysik beruht Zeitsymmetrie offenbar auf einem mathematischen Irrtum. Billiger als die möglicherweise vergebliche Suche nach Supersymmetrien und mitunter auch sonst vorteilhaft ist ein Rückschnitt der Mathematik vom komplexen auf den verblüffenderweise völlig äquivalenten reellen Fall nur positiver Zeit. Dabei entfallen mehrfache Redundanz, die Willkür der linearen Phase und Möglichkeiten sich zu irren. Beim Versuch, die Analyse mittels Cosinus-Transformation in IR+ sauberer und eleganter auszugestalten traten mengentheoretische Imperfektionen in den Grundlagen der Mathematik zutage. Sie beeinträchtigen die Analyse nicht, wurden aber trotzdem aufgeklärt. Es wird vorgeschlagen reelle Zahlen strikt von rationalen zu unterscheiden.
Die Interpretation der nunmehr willkür- und redundanzfreien, mit der Physiologe übereinstimmenden und absolut kausalen biomimetischen Spektrogramme als Modell des Innenohrs ergab neue Einsichten. Sowohl die propagierenden als auch die gleichzeitig auf der Stelle rollenden Wanderwellen sind Epiphänomene lokaler Resonanz.
Blutner, F.
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Bewertung von Geräuschqualität in Feld und Labor [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Bodden, R. Heinrichs and F. Blutner
[A]
Untersuchungen zur Geräuschqualität werden in der Regel aus praktikabelen Gründen im Labor durchgeführt. Durch die dort festlegbaren Rahmenbedingungen ist zunächst sichergestellt, daß alle Versuchspersonen auch wirklich identische Stimuli unter vergleichbaren Bedingungen beurteilen. Desweiteren können die Stimuli exakt definiert und während des Experiments gezielt verändert und weitere Einflußfaktoren kontrolliert werden. Geht es jedoch um den industriellen Einsatz der Methoden und die Bewertung von Produkten, so muß berücksichtigt werden, daß sich ein Kunde seine Meinung beim Einsatz des Produktes bildet. Aus diesem Grunde muß in der Regel überprüft werden, ob eine Bewertung im Labor auf die Ergebnisse beim realen Einsatz im Feld übertragbar ist. Das für und wieder der jeweiligen Methoden sowie das prinzipielle Vorgehen werden anhand eines Beispiels dargestellt.
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Schallbilder und Schallfilme von Musikdarbietungen - von aufsteigenden und abhebenden Klängen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
G. Heinz and F. Blutner
[A]
Was macht eine Orgel so mächtig? Besaß Johann Sebastian Bach ein geheimes Wissen über die Komposition von Schallbildern? Wie gut können wir Musik orten? Wieviel von dem, was eine akustische Kamera sieht, hören wir mit zwei Ohren? Und wie sind die Mechanismen zu erklären, die zum Abheben einer Stimme führen?
Visuelle Begriffsprägungen sind bestimmend für musikalische Erörterungen. Im Konzert heben Stimmen ab, oder sie zerfliessen. Umgangssprachlich wirken Instrumente akustisch groß oder klein, sie atmen oder verschmelzen, versinken oder kleben fest. 'Wie ein Blitz beendet der Paukenschlag den ersten Satz. Die Geige danach klingt zart wie eine Frauenstimme'. Die Welt musikalischer Termini ist voll von spherischen Bezügen: Töne sind hoch oder tief; der Begriff des 'Klangraumes' deutet an, daß Musik mehr ist als Klang.
Durch Zufall entdeckten Knut Becker, Friedrich Blutner und Gerd Heinz 2001, daß gehörte 'musikalische Bilder' einen physikalischen Hintergrund besitzen können.
Mit einer akustischen Kamera wurden in der Folgezeit Aufnahmen aus verschiedenen Bereichen der Musik gesammelt. Lassen sich tatsächlich die von geschulten Hörern beschriebenen Effekte beobachten?
Erste Erklärungsansätze werden versucht. Neben Beugung, Reflektion und Raumresonanz werden auch bislang unbekannte kompositorische Regeln vermutet. Beobachtete Ortskurven entziehen sich niederkanaligen Hypothesen. Nicht zuletzt offenbaren erste Aufnahmen großer Orchester, in welche Richtung sich die Übertragungstechnik zu entwickeln hätte: Musikalische Bilder benötigen viel mehr als zwei Kanäle, um unverzerrt in den Wiedergaberaum gelangen zu können.
Boccara, G.
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Time Reversal of Ultrasonic Waves through Phononic Crystals [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F. Van Der Biest, G. Boccara, A. Tourin and M. Fink
[A]
Phononic band gap crystals are periodic structures, analogous to photonic crystals for electromagnetic waves, that forbid propagation of acoustic waves for a certain range of frequencies. We present here time-reversal experiments performed through 2D phononic crystals consisting of periodic square arrangements of steel rods immersed in water. The rod diameter is 0.8 mm while the lattice constant is 1.5 mm. Such crystals exhibit a stop band around 500 KHz in the [10] direction. Using a transducer working around 500 kHz, we send a short pulse into such a crystal. Inside the stop band, no propagating modes exists but tunneling is involved. Thus using a receiving transducer array with the same central frequency as the source, it is possible to measure a transmitted wave which comes from the conversion of the evanescent waves into propagating modes at the output of the sample. This wave is then time-reversed and back-propagated. Both time compression and spatial focusing are quantified.
Bockhoff, M.
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Soundscapes in der abendländischen Malerei [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Bockhoff
[A]
Viele in den Werken der Malerei dargestellte Situationen und Vorgänge suggerieren auditive Rahmen, die
mit dem neueren Begriff des Soundscapes beschrieben werden können.
Der Untersuchung von Soundscapes ist in den letzten Jahren wachsendes Interesse entgegengebracht
worden (z.B. 12th ICSV 2005, Lissabon: 1 Plenarvortrag [Murray Schafer] und 12 Beiträge zum Thema
''Acoustic Ecology and Soundscapes''). In vielen Arbeiten handelt es sich um Studien realer, meßtechnisch
erfaßbarer Situationen, manchmal werden sozioökonomische oder andere Parameter und der Einfluß der
Erinnerung einbezogen. In zunehmendem Maße werden auch audiovisuelle Wechselwirkungen
untersucht, die die subjektive Beurteilung einer realen Situation beeinflussen. Allerdings wird die visuelle
Komponente i. allg. nur als Korrekturfunktion für die Hörempfindung behandelt. Eine Frage, die bisher
hingegen völlig vernachlässigt wurde, betrifft umgekehrt den Einfluß der auditiven Komponente auf das
Seherlebnis, und zwar speziell im Bereich der (gegenständlichen) Malerei.
In diesem Beitrag wird zunächst für die Bilder der klassischen Malerei eine Klassifizierung unter dem
Gesichtspunkt der assoziierten Soundscapes versucht. Dann wird der Frage nachgegangen, welche Rolle
Soundscapes in der Entstehungsphase der Bilder spielen, und wie sie andererseits die Wirkung auf den
Betrachter beeinflussen. Eine Schlußfolgerung betrifft die Kontinuität zwischen Absicht des Malers und
beim Betrachter hervorgerufenem Eindruck: Sie setzt voraus, daß Maler und Betrachter mit dem zugrunde
liegenden Soundscape ähnlich vertraut sind, was für manche Soundscape-Typen mit zunehmendem
geschichtlichem Abstand zwischen beiden kaum noch möglich ist.
Zahlreiche Bildbeispiele aus dem Repertoire der abendländischen Malerei illustrieren diese Überlegungen.
Bockhorn, H.
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Calculated and Measured Turbulent Noise in a Strongly Swirling Isothermal Jet [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Habisreuther, C. Bender, H. Büchner and H. Bockhorn
[A]
The most common technique, used for flame stabilization in industrial combustion devices, is the application of highly swirling inflows. As such inflows produce at least one recirculation zone and, in conjunction with that, high velocity gradients and turbulence intensities, swirling flows normally constitute a great source of turbulent noise. Although it is well known that different types of swirl generation result in different radial profiles of circumferential velocity and, as a consequence, different tendency to enhance or suppress turbulent motion, few is known on the dependence of noise generation with respect to the type of swirl generation and burner outlet geometries.
Recent advances in CFD-calculation methods encourage the application of numerical techniques such as DNS and LES for the determination of aerodynamic sound. As a first advance to the problem outlined above, the current investigations show results of LES calculations of a strongly swirling isothermal flow emerging into a combustion chamber compared with measured sound pressure values. Spectra of calculated values of static pressure and velocity show a distinct peak value at a characteristic frequency in the burner nozzle and in the ambient combustion chamber flow. These self sustaining flow instabilities can, similar to frequencies observed in experiments, be correlated to global inflow parameters. In addition to that, experimental investigations are carried out to measure noise characteristics a well as the formation of coherent flow structures, contributing strongly to the overall noise emissions.
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Numerical investigations of the noise sources generated in a swirl stabilized flame [DAGA 2008 (Dresden)]
F. Zhang, P. Habisreuther, M. Hettel and H. Bockhorn
[A]
The investigations shown in the present work cover the compressible simulations of a premixed swirled flame using a double concentric swirl burner, which is typically used for industrial application. The numerical tool used to solve the turbulent flow field is called Large Eddy Simulation (LES) which calculates the unsteady Navier-Stokes equations using the compressible formulation. Furthermore, to add chemical reaction into the flow, we represented the Turbulent Flame Speed Closure Model (TFC). Within this combustion model the turbulence-chemistry interaction was modeled by the turbulent burning speed . In our simulation methane-air mixture was used as fuel.
Spectral analysis of the pressure fluctuations on several monitor points within the flame has been made to get the preferential frequencies. These have been further identified. These mechanisms may interact with the flame and cause unsteady heat release which serve as main sources of the noise emission in the flame. Moreover, to give an overview of the acoustic source distributions, we have evaluated the two major source terms in the Lighthill's acoustic analogy:
where and represent the sources caused by turbulent flow and by unsteady heat release.
Bodden, M.
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Bewertung von Geräuschqualität in Feld und Labor [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Bodden, R. Heinrichs and F. Blutner
[A]
Untersuchungen zur Geräuschqualität werden in der Regel aus praktikabelen Gründen im Labor durchgeführt. Durch die dort festlegbaren Rahmenbedingungen ist zunächst sichergestellt, daß alle Versuchspersonen auch wirklich identische Stimuli unter vergleichbaren Bedingungen beurteilen. Desweiteren können die Stimuli exakt definiert und während des Experiments gezielt verändert und weitere Einflußfaktoren kontrolliert werden. Geht es jedoch um den industriellen Einsatz der Methoden und die Bewertung von Produkten, so muß berücksichtigt werden, daß sich ein Kunde seine Meinung beim Einsatz des Produktes bildet. Aus diesem Grunde muß in der Regel überprüft werden, ob eine Bewertung im Labor auf die Ergebnisse beim realen Einsatz im Feld übertragbar ist. Das für und wieder der jeweiligen Methoden sowie das prinzipielle Vorgehen werden anhand eines Beispiels dargestellt.
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Aktive Geräuschgestaltung bei Staubsaugern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M. Bodden and H. Iglseder
[A]
Der akustische Kanal eignet sich insbesondere dafür, den Nutzer intuitiv über den Zustand eines Produktes zu informieren und ihm eine Rückmeldung über die ausgeführten Aktionen zu geben. Hierzu reicht jedoch häufig das inherent durch den Betrieb erzeugte Geräusch nicht aus, so daß zusätzliche Signale generiert und integriert werden müssen. Als Beispiel wird ein patentiertes Verfahren vorgestellt, bei dem der Fortschritt der Reinigung mit einem Staubsauger hörbar gemacht wird. Hierzu wird die von einem Sensor gemessene aufgesaugte Staubmenge zur Generierung eines akustischen Signals herangezogen, das dann über einen in den Sauger integrierten Lautsprecher abgestrahlt wird. Das Verfahren und die Umsetzung werden vorgestellt.
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Moderatoren der Geräuschqualität komplexer Geräusche mit tonalen Komponenten [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Bodden and R. Heinrichs
[A]
Die Geräuschqualität komplexer Geräusche wird durch eine Vielzahl unterschiedlicher Moderatoren beeinflusst. Eine wichtige Klasse dieser Moderatoren stellen tonale Komponenten dar - sie können die Geräuschqualität signifikant herabsetzen. Der Einfluss tonaler Komponenten auf die Geräuschwahrnehmung wird seid vielen Jahrzehnten anhand von Detektions- und Maskierungsphänomenen untersucht. Die meisten dieser Studien befassen sich jedoch mit einer einzelnen tonalen Komponente in einem breitbandigen Hintergrundsignal das selbst keine weiteren tonale Komponenten aufweist. Im Gegensatz dazu sind viele Product Sounds aus einer Vielzahl tonaler Komponenten zusammengesetzt, so z.B. Fahrzeuginnengeräusche. Der Einfluss mehrerer tonaler Komponenten erweist sich hierbei als sehr komplex. Die zu untersuchende Komponente und das Hintergrundgeräusch formen keine unterschiedlichen Schallgestalten mehr, und stellte sich heraus, daß unterschiedliche Versuchspersonen ihre Aufmerksamkeit auf unterschiedliche tonale Komponenten lenken und diese bewerten. Die Ergebnisse, die aus Experimenten mit einzelnen tonalen Komponenten gewonnen wurden, können somit nicht direkt auf mehrere tonale Komponenten übertragen werden, und instrumentelle Verfahren müssen diesen Umständen Rechnung tragen.
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Geräuschqualität im Kontext weiterer Fahrzeugattribute: Bewertung durch Kunden in Feld und Labor [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Bodden and R. Heinrichs
[A]
Die Optimierung der Geräuscheigenschaften von Produkten sollte auf die Anforderungen der Kunden zugeschnitten werden. Hierzu ist es erforderlich, diese Kundenanforderungen auch zu erfassen: Kunden müssen die Möglichkeit erhalten, ihre Vorstellungen zu äußern und Bewertungen abzugeben. Hierbei können neben Umfragen in Form von Interviews oder Fragebögen auch Tests in Feld und Labor eingesetzt werden. Im vorliegenden Fall wird ein beispielhaftes Vorgehen für das globale Attribut der ''Fahrqualität'' vorgestellt. Die Methodik sowie die Ergebnisse werden vorgestellt, wobei insbesondere auch der Aspekt der Unterschiede in den Bewertung in Feld und Labor diskutiert werden.
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Interior Vehicle Sound Composition: Wind Noise Perception [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Bodden, G. Booz and R. Heinrichs
[A]
Interior vehicle sound is composed of three major components: engine, road&tires, and Wind noise. The role of the balance of these three components was investigated first. The main focus was then set on wind noise perception. A typical characteristics of wind noise are temporal variations caused by the outdoor and driving condition, which are perceived as signal fluctuations. Customer perception of these fluctuations was investigated by means of listening studies and a customer forum.
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Diesel Sound Quality Engineering [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Bodden, R. Heinrichs and T. Leonhard
[A]
Auf der Daga 2005 wurde ein Verfahren zur Analyse und Bewertung von Dieselgeräuschen vorgestellt. Dieses Verfahren wurde speziell dazu entwickelt, periodische impulshaltige Signalanteile zu identifizieren und zu quantifizieren. Aufbauend darauf konnte eine Metrik entwickelt werden welche die Beurteilung von Dieselnageln im Innenraum für die kritischste Situation, Idle, vorhersagen kann.
Für den Prozess der Optimierung von Dieselgeräuschen ist aber nicht nur eine Bewertung des kundenrelevanten Innen- (bzw. Aussen)geräusches notwendig, sondern darüber hinausgehend eine Anwendung auf die Anregung und die Übertragungspfade:
Erzeugung durch Zylinderfeuerungen
Abstrahlung durch den Motor z.B. im Prüfstand zur Zielwertsetzung auf Subsystem-Level
Ausbreitung durch Körperschall in Strukturen
Übertragung auf speziellen Pfaden wie z.B. Motorlagern
Ausbreitung von Luftschall in den Innenraum
Ausbreitung von Luftschall für das Aussengeräusch
Entsprechende Anwendungen des Verfahrens werden im Vortrag vorgestellt.
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Ein Verfahren zur Bewertung von Gurtwarngeräuschen für Euro NCAP [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Bodden and M. Heppelter
[A]
Die Bewertung der Sicherheit von Fahrzeugen durch Euro NCAP wird durch die Vergabe von maximal 5 Sternen dokumentiert. Hierbei werden für die Erfüllung bestimmter Kriterien Punkte verteilt, wobei ein Anteil für Gurtwarngeräusche vergeben wird. Aufgrund der hohen Sicherheitsstandards moderner Fahrzeuge entscheiden häufig diese Geräusche über eine Erzielung des 5. Sterns. Die Bewertung der Gurtwarngeräusche erfolgt subjektiv durch Inspektoren von Euro NCAP - sie bewerten in einer speziellen Betriebssituation ob das Gurtwarngeräusch 'laut und deutlich' hörbar ist.
Bisher fehlte eine robuste Methode zur instrumentellen Überprüfung der Eignung der Signale, so dass sich eine gezielte Entwicklung der Geräusche problematisch darstellte. Die hier vorgestellten Arbeiten eines von ACEA, JAMA
und KAMA (europäische, japanische und koreanische Vereinigungen der Fahrzeughersteller) in Auftrag gegebenen Projektes zielten darauf ab ein entsprechendes Verfahren zu entwickeln. Hierzu wurde
eine Messprozedur definiert
die Wahrnehmung von Gurtwarngeräuschen systematisch untersucht
eine instrumentelle Methode zur Bewertung von Gurtwarngeräuschen entwickelt.
Die Ergebnisse der Untersuchungen und die resultierende Methode werden vorgestellt.
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Diesel-Impulshaltigkeit Teil I: Blickwinkel des Kunden [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Rüth, R. Heinrichs and M. Bodden
[A]
Das Dieselnageln ist ein sehr kritisches NVH Problem dieselgetriebenener Fahrzeuge.
Es führt zu einer unangenehmen NVH Wahrnehmung und sollte idealerweise komplett vermieden werden. Das Umfrageinstitut JD Power spiegelt mit Hilfe eines standardisierten Fragebogens die Meinung der Kunden über bestimmte Fahrzeugeigenschaften wieder. In einem Punkt wird dabei nach dem ''Motorgeräusch im Leerlauf'' gefragt. Die dabei erzielten JD Power APEAL Punkte werden im Rahmen dieses Vortrages ins Verhältnis zu einem Einzahlwert dem DKI (Diesel Knocking Index) gesetzt. Dieser Einzahlwert wurde basierend auf der NBMA (Narrow Band Modulation Analysis) entwickelt, um die Wahrnehmung des Diesel Nagelns objektiv zu quantifizieren. Mit der Einführung von Kurven gleichen DKI's läßt sich dieser Einzahlwert in einen Pegel- und in einen Impulshaltigkeitsanteil aufteilen, wodurch interessante Entwicklungsmöglichkeiten entstehen.
Bezüglich der Wahrnehmung des Dieselnagelns aus Kundensicht sind neben der Leerlaufdrehzahl noch weitere Fahrmanöver von Bedeutung. Aufgrund einer detaillierten Analyse des kundenspezifischen Fahrverhaltens konnten die kritischsten Motordrehzahl- und Lastbereiche identifiziert werden. In dieser Veröffentlichung wird gezeigt, wie der DKI zu Abdeckung aller kritischen Fahrmanöver verwendet werden kann. Letztlich können alle entwickelten Metriken auf Systemebene herunter kaskadiert werden, z.B. auf das Geräusch in einem Meter Abstand am Antriebsstrang Prüfstand.
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Diesel-Impulshaltigkeit Teil II: technischer Prozess [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Bodden, R. Heinrichs and M. Rüth
[A]
Die Narrow Band Modulation Analysis (NBMA) erlaubt eine umfassende Identifikation, Analyse und Quantifizierung wahrnehmungsrelevanter Signaleigenschaften von Diesel-Impulshaltigkeit.
Ausgehend von der kundenrelevanten Bewertung von Fahrzeuginnengeräuschen kann die Methode dazu genutzt werden die Diesel-Impulshaltigkeit über Luft- und Körperschallpfade bis hin zum Motor herunterzubrechen. Die Anwendung auf Signale vom Motorprüfstand bis hin zu gemessenen Zylinderdruckverläufen schließt den Kreis von der Anregung des Verbrennungsprozesses bis hin zum Fahrerohr.
Die Anwendung der Methode und der entsprechenden Metriken erlaubt eine sinnvolles Zielwertsetzung auf allen Ebenen (Fahrzeug und System) sowie eine umfassende Erfassung und Bewertung des gesamten Fahrzeugs.
Beispiele des Diesel-Impulshaltigkeits-Prozesses werden im Vortrag diskutiert:
- Von Einzahlmetriken zur Quantifizierung der Diesel-Impulshaltigkeit bis hin zu detaillierten Analysemethoden zur Visualisierung von physikalischen und wahrnehmungsrelevanten Eigenschaften der Diesel-Impulshaltigkeit
- Übertragung von Diesel-Impulshaltigkeit über die unterschiedlichen Transferpfade
- Richtcharakteristik der Diesel-Impulshaltigkeit eines Motors
- Einsatz von DI-maps zur umfassenden Quantifizierung aller Fahrzustände und als hilfreiches Tool zur Optimierung der Motorkalibrierung.
Boden, F.
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Entwicklung einer neuartigen Laserschallquelle [DAGA 2006 (Braunschweig)]
F. Boden, J. Delfs and H. Buchholz
[A]
Die räumliche Ausdehnung und die Richtcharakteristik vieler in der Akustik verwendeter Schallquellen erweisen sich häufig als Problem. Zum Teil sind sehr große Abstände zwischen Schallquelle und Modell nötig um ein ebenes Wellenfeld zu erhalten. Außerdem beeinflusst die Geometrie der Quelle (z.B.: Lautsprechergehäuse) oftmals selbst die Messung. Sei es durch schädliche Rückreflexionen oder durch ungewünschtes Beeinflussen der Strömung im Falle aeroakustischer Problemstellungen. Versuche mit Knallkörpern weisen zumeist eine schlechten Reproduzierbarkeit vor und sind deshalb ebenfalls problematisch.
Aufgrund dieser Schwierigkeiten mit herkömmlichen Schallerzeugern wurde in der Abteilung Technische Akustik am DLR Braunschweig eine neuartige Laserschallquelle entwickelt, welche annähernd als eine Punktschallquelle angesehen werden kann. Hierbei wird mittels eines Laserstrahls ein Knall erzeugt, welcher sich als breitbandige Kugelwelle ausbreitet.Die neue Methode der Schallerzeugung birgt die Vorteile, dass sie ohne störende Geometrien im Messgebiet auskommt und keine Richtcharakteristik besitzt.
Der Vortrag soll einen kurzen Überblick über die prinzipielle Funktionsweise der Laserschallquelle geben und einige mögliche Anwendungen darstellen. Grundlegende Parameter, die zum Erzeugen des Knalls nötig sind sollen dabei ebenso betrachtet werden, wie die Charakteristik des entstehenden Schallfeldes.
Abbildung: Experimenteller Aufbau zur Erzeugung des Laserknalls
Böck, M.
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Experimental and numerical analysis of the generation of a turbulent flow field in a free stream jet and its correlation to acoustic radiation and wall pressure fluctuations [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Reichl, W. Tilser, M. Böck, H. Lang, K. Haindl, F. Reining and M. Opitz
[A]
A turbulent circular free stream jet is generated using an axial symmetric fan driven by a brushless actuator with variable frequency leading to typical core-velocities of around 10 m/s (Re = 99000). The flow is propagated through a pipe system significantly damping the noise from the fan. Turbulence is generated using different sets of turbulence generators in the pipe consisting of meshes, rods, cubes and spikes. The turbulent flow field downstream of the pipe outlet is measured using two-axis hot wire anemometry with a temporal resolution of a minimum of 48 kHz. The CTA probe is positioned using an automated three-axis traversing system. Microphones located at freely adjustable positions are used to capture the acoustic radiation and the wall pressure fluctuations. CFD calculations are performed for the different turbulence generators and compared to the acoustic and CTA signals. An important aspect of the work is the simultaneous recording of both the CTA- and the acoustic signals in the experimental and numerical approach. This allows for the calculation of correlation patterns between turbulence and the acoustic signals. The generation of free stream turbulence in a controlled way and its correlation to downstream pressure fluctuations is the primary aim of the work.
Bögli, H.
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Noise abatement in Switzerland: Present projects and perspectives [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Bögli, I. Schlachter, M.-H. Schaffner, J.-D. Liengme and F. Fischer
[A]
Noise abatement has a long history in Switzerland. The recognition of noise as a public health problem led to a parliamentary report in the sixties and finally to a noise policy which was laid down in the Environmental Protection Law (1983) and in the Noise abatement ordinance (1986). The policy contains plans to study dose-effect relationships, to introduce limiting values and to apply measures, focusing on reducing noise mainly at the source. Costs are handled according to the polluter-pays principle and prevention measures to avoid future noise problems as well as improvement measures for existing noisy installation have been stipulated.
A critical review of 15 years of noise abatement published in 2002 proposed further actions to improve the strategy. In particular, the report recommended a better monitoring of noise abatement, concerning noise exposure and improvement projects. It also suggested a closer collaboration with international noise policies, especially with view to ongoing EU-activities. The report concluded that supplementary measures were needed in order to effectively protect the population from hazardous or undesirable effects of noise.
Some of the proposed measures are presently being implemented. It concerns the introduction of a national monitoring system of noise exposure, a stricter control over the slowly-progressing improvement projects as well as tighter regulations to monitor noisy installation. Further projects deal with the quantification of noise effects on health by means of the DALY-principle (disability adjusted life years) and its monetisation in order to cover the external costs of noise.
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Lärmdatenbank Schweiz - Pilotprojekt für ein nationales Monitoring der Lärmbelastung in der Schweiz [DAGA 2005 (München)]
K. Ingold, H. Bögli, F. Fischer and M.-H. Schaffner
[A]
Trotz grossen Anstrengungen der Lärmbekämpfung der letzten zwanzig Jahre - insbesondere bei der Sanierung von bestehenden lärmigen Anlagen - ist das Wissen über die Lärmbelastung in der Schweiz lückenhaft. Zwar ist für Strassen, Eisenbahnen und Flugplätzen eine Darstellung der Lärmbelastungen mittels Lärmbelastungskataster (LBK) vorgeschrieben. Doch sind die LBK primär ein lokales Mittel zur Sanierung und die akustischen Informationen beschränken sich aufgrund der gesetzlichen Vorgaben auf die Angabe von Grenzwertüberschreitungen.
Das BUWAL als Fachstelle des Bundes für Umweltfragen in der Schweiz hat daher ein neues Projekt mit dem Ziel initiiert, ein Lärmdatenbank für die gesamte Schweiz auf Basis eines Geographischen Informationssystems (GIS) zur erstellen. Neben der Lärmbelastung aus Strassen, Eisenbahnen und Flugplätzen sollen damit auch wichtige Informationen über getätigte und geplante Lärmschutzmassnahmen sowie Aussagen zu den gesundheitlichen und wirtschaftlichen Auswirkungen von Lärm möglich sein. Das System wird sodann eine wichtige Rolle bei der Evaluation von Kosten und Nutzen zukünftiger Lärmschutzszenarien spielen. Gleichzeitig ist die EU-kompatible Erhebung und Verarbeitung von Daten geplant, welche die Vergleichbarkeit mit anderen Staaten gemäss der EU-Umgebungslärmrichtlinie 2002/49/EG ermöglichen wird.
Das Vorgehenskonzept zur Erstellung der Lärmdatenbank Schweiz besteht aus zwei Varianten unterschiedlicher Genauigkeitsstufen (GS): Eine Uebersichtsvariante (GS1) soll für die Gesamtschweiz anhand von Modellberechnungen und schnell zugänglichen Daten globale Aussagen zur Lärmbelastung liefern. Mit einer Detailvariante (GS2) werden von ausgewählten Gebieten in der Schweiz genauere Daten erhoben, womit die Genauigkeit der gesamtschweizerischen Aussagen weiter gesteigert werden kann.
Das Projekt erstreckt sich über einen Realisierungshorizont von rund drei Jahren. Nach Projektabschluss im Jahre 2007 sind Erweiterungen und weitere Detaillierungen vorgesehen.
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Monitoring der Umweltauswirkungen der flankierenden Massnahmen zur Verlagerung des alpenquerenden Güterschwerverkehrs in der Schweiz [DAGA 2005 (München)]
M. Balmer, K. Ingold, M.-H. Schaffner, K. Kammer and H. Bögli
[A]
Beim Strassenverkehr (bzw. Eisenbahnverkehr) leiden 25% (bzw. 5%) der Schweizer Bevölkerung tagsüber an Lärmimmissionen, die über den Grenzwerten der Lärmschutz-Verordnung (LSV) für Wohnzonen liegen. Trotz Erfolgen in der Emissionsbegrenzung bei Fahrzeugen im Strassenverkehr führt die Verkehrszunahme zu einer Mehrbelastung der Bevölkerung. Einen wesentlichen Beitrag steuert dabei der Güterschwerverkehr bei.
Das Projekt ''Monitoring flankierende Massnahmen Umwelt (MFM-U)'' untersucht die Umwelt-Auswirkungen des Landesverkehrsabkommens mit der EU sowie der flankierenden Massnahmen zur Verlagerung des alpenquerenden Güterschwerverkehrs. Für das Umweltmonitoring wurden die Bereiche der Luftverschmutzung, des Lärms des Strassen- und Schienenverkehrs und die Auswirkungen auf Natur, Landschaft, Raumentwicklung und Bevölkerung festgelegt.
Das Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL) ist für die Überwachung des Strassenlärms zuständig. Zu diesem Zweck wurden entlang der schweizerischen Nord-Süd-Haupttransitrouten A2 (Gotthard) und A13 (San Bernardino) sechs autobahnnahe Messstationen aufgestellt, die seit Beginn 2003 die Luft- und Lärmbelastung zusammen mit Verkehrs- und Meteodaten rund um die Uhr aufzeichnen. Die Messstationen werden durch die Kantone betrieben und die Messdaten an eine Messdatenzentrale weitergeleitet. Diese liefert die Daten an die zuständigen Bundesstellen und stellt die Grundlagen für weitergehende Projekte und Auswertungen zur Verfügung.
Ergänzt werden diese Messungen durch spezielle Untersuchungen von IFEC Consulenze (1) und Modellierungen der EMPA (2), um den Anteil des Güterschwerverkehrs an den Lärmemissionen bzw. Immissionen genauer bestimmen zu können. Die gemessenen Daten dienen unter anderem der Überprüfung der berechneten Emissionen.
(1) Siehe Beitrag ''Untersuchung auf LKW-sensible akustische Merkmale'', D.Bozzolo et al.
(2) Siehe Beitrag ''Schätzung der mittleren akustischen Leistungen von Personen und Lastwagen anhand von quellennahen Strassenlärmimmissionsmessungen'', K.Heutschi
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Empfehlung für Fluglärmberechnungsverfahren unter Beachtung der Methodenfreiheit: Initiierung einer standardisierten Testumgebung (SANCTE) [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Balmer, H. Bögli, F. Abbühl, D. Hiltbrunner and W. Krebs
[A]
Fluglärmimmissionen werden gemäss schweizerischer Lärmschutz-Verordnung (LSV) grundsätzlich rechnerisch ermittelt. Dies schliesst eine Ermittlung via Messungen zwar nicht vollkommen aus, dennoch kommt der Berechnung ein grosser Stellenwert zu. Die LSV schreibt denn auch vor, dass die Berechnungen nach dem anerkannten Stand der Technik durchzuführen sind und übergibt dem Bundesamt für Umwelt BAFU (vor 1.1.2006: Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft BUWAL)die Aufgabe, geeignete Berechnungsverfahren zu empfehlen. Zur Ausarbeitung einer entsprechenden Empfehlung wurde eine Arbeitsgruppe eingesetzt. Darin sind die wichtigsten involvierten Bundesstellen vertreten, sowie Entwickler und Nutzer von Fluglärmberechnungsprogram-men.
Die Arbeitsgruppe geht von folgender Ausgangslage aus: Berechnungen werden heute mit den beiden Programmen FLULA der EMPA sowie dem IMMPAC durchgeführt, einer unab-hängigen Entwicklung des Physikers E. Lobsiger. Keines von beiden gilt als schweizeri-sches Referenzprogramm.
U. a. werden folgende Zielsetzungen für die Empfehlung angestrebt: Unter Beachtung der Methodenfreiheit soll kein Referenzverfahren festgelegt werden. Aus Gründen der Voll-zugskontinuität sollen die beiden Programme FLULA und IMMPAC Eingang in die Empfeh-lung finden. Darüber hinaus sollen nach gängigen Normen erstellte Verfahren aufgenommen werden. Damit soll die Möglichkeit Fluglärmimmissionen zu berechnen, nicht von staatlicher Seite auf zwei Bü-ros begrenzt werden. Um die Gleichwertigkeit verschiedener Verfahren bzw. Programme in Bezug auf rechtlich relevante Ergebnisse sicher zu stellen, sollen verschiedene Instrumente zur Verfügung gestellt werden. Eines davon ist eine standardisierte Testumgebung (SANCTE). Siehe Beitrag ''SANCTE: Eine standardisierte Testumgebung zur Überprüfung von Flug-lärmberechnungsprogrammen'' von W. Krebs et al.
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Lärmdatenbank Schweiz (LDBS) - Flächendeckendes Monitoring der Lärmbelastung in der Schweiz [DAGA 2007 (Stuttgart)]
K. Ingold, T. Meloni, M. Balmer, H. Bögli and F. Fischer
[A]
Die Lärmbekämpfung in der Schweiz hat über die letzten zwanzig Jahre grosse Anstrengungen unternommen, um übermässig lärmige Anlagen zu sanieren. Trotzdem ist das Wissen über die Lärmbelastung in der Schweiz lückenhaft. Zwar ist für Strassen, Eisenbahnen und Flugplätzen eine Darstellung der Lärmbelastungen mittels Lärmbelastungskataster vorgeschrieben, doch sind diese primär ein Arbeitsmittel zur Lärmsanierung und die Informationen beschränken sich aufgrund der gesetzlichen Vorgaben auf die Angabe von Grenzwertüberschreitungen.
Das Bundesamt für Umwelt hat daher im Jahre 2002 ein Pilotprojekt mit dem Ziel initiiert, eine Lärmdatenbank für die gesamte Schweiz (LDBS) auf Basis eines Geographischen Informationssystems zur erstellen. Neben der Lärmbelastung aus Strassen, Eisenbahnen und Flugplätzen können damit auch Informationen über getätigte und geplante Lärmschutzmassnahmen sowie Aussagen zu den gesundheitlichen und wirtschaftlichen Auswirkungen von Lärm gemacht werden. Das System wird sodann eine wichtige Rolle bei der Evaluation von Kosten und Nutzen zukünftiger Lärmschutzszenarien spielen. Daneben ist die LDBS EU-kompatible, da Erhebung und Verarbeitung von Daten gemäss der EU-Umgebungslärmrichtlinie 2002/49/EG möglich sind.
Die LDBS enthält zwei Genauigkeitsstufen (GS): Eine Übersichtsvariante (GS1) liefert für die Gesamtschweiz anhand von schnell zugänglichen Daten des Bundes globale Aussagen zur Lärmbelastung. Die Detailvariante (GS2) erhebt von ausgewählten Gebieten in der Schweiz genauere Daten, womit die Genauigkeit der gesamtschweizerischen Aussagen weiter gesteigert werden kann.
Das Pilotprojekt wurde im März 2007 erfolgreich abgeschlossen und erste statistische Auswertungen über die Lärmbelastung in der Schweiz liegen vor. Neben weiteren Analysen ist geplant, das Projekt in einer zweiten Phase weiter zu entwickeln, um die Datengenauigkeit zu erhöhen und weitere Lärmarten zu berücksichtigen
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Lärmhypothek: Anreizsystem zur Lärmreduktion [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Menk, F. Abbühl, A. Hauser and H. Bögli
[A]
Verkehrsinfrastrukturen verursachen häufig übermässig Lärmimmissionen. In der Schweiz sind mehrere hunderttausend Personen über dem Immissionsgrenzwert (IGW) belastet. Auch nach Abschluss der Sanierungen der Verkehrsanlagen werden übermässige Lärmimmissionen bei sämtlichen Verkehrsträgern verbleiben. Einer der Gründe dafür ist, dass das Umweltschutzgesetz (USG) und die Lärmschutz-Verordnung (LSV) die Möglichkeit der Gewährung von Erleichterungen bei den Lärmschutzauflagen vorsehen, wenn Massnahmen zur Lärmreduktion unverhältnismässig wären oder ihr gewichtigere Interessen des Ortsbild-, Natur- und Landschaftsschutzes oder der Verkehrs- und Betriebssicherheit entgegenstehen.
Erleichterungen könnten zwar zeitlich begrenzt gewährt werden, doch kommt dies in der Praxis kaum zur Anwendung, so dass aus umweltrechtlicher Sicht für den Verursacher keine weiteren Anreize mehr bestehen, den Lärm zu vermindern.
Eine abschreckende Wirkung für Lärmverursacher können die insbesondere beim Fluglärm zur Diskussion stehenden Entschädigungszahlungen für lärmbelastete Immobilien haben. Die Entschädigungszahlungen werden aufgrund des Enteignungsrechts ausgerichtet und müssen in jedem einzelnen Fall eingeklagt werden. Mit einer vollumfänglichen Entrichtung der Entschädigungen besteht aber für den Lärmverursacher in diesem Bereich kein wirtschaftlicher Anreiz mehr, seine Lärmemissionen zu verringern, obwohl die Bevölkerung weiterhin vom Lärm betroffen ist.
Eine Lösung wäre der Einsatz von wirtschaftlichen Instrumenten, welche eine Verringerung oder Vermeidung von Lärm grundsätzlich bezahlt machen. So könnte Lärm bzw. Ruhe im übertragenen Sinn als Hypothek betrachtet werden, da der Lärmverursacher das Gut Ruhe von den Lärmbetroffenen ausleiht. Die Lärmhypothek könnte nur durch eine Verminderung der Lärmbelastung 'zurückzahlbar' werden, wobei die Betroffenen das Recht hätten, diese zu verzinsen. Damit würde ein zusätzlicher Anreiz zur Lärmreduktion geschaffen, und die Betroffenen würden für die erduldete Lärmbelastung entschädigt.
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Vollzugshilfe zur Beurteilung von Alltagslärm [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Wschiansky, F. Abbühl and H. Bögli
[A]
Immer häufiger sind die Behörden mit Klagen über Alltagslärm konfrontiert. Oft entsteht Alltagslärm durch Freizeitbeschäftigungen. Beispiele sind rasenmähende Nachbarn, übermässig laute Discogänger oder Jugendliche mit Skateboards. Aber auch ganz traditionelle Geräusche wie Kirchenglocken, Brunnengeplätscher oder die Glocken weidender Kühe können zu empfundenen Störungen und somit zu Lärmklagen führen.
Nach dem schweizerischen Umweltschutzgesetz (USG) sollen Menschen, Tiere, Pflanzen und ihre Lebensgemeinschaften vor schädlichen oder lästigen Einwirkungen - also auch Lärm - geschützt werden. Im Gegensatz zu Bahn-, Strassen-, Flug-, Schiess-, Industrie- und Gewerbelärm gibt die Lärmschutzverordnung (LSV) für Alltagslärm keine konkreten Grenzwerte vor. Im Konfliktfall hat die Beurteilung der Lärmwirkung daher im Einzelfall und direkt aufgrund der Kriterien des Umweltschutzgesetzes zu erfolgen.
Mit dem Ziel einer möglichst einheitlichen Vollzugspraxis in der Schweiz will die ''Vollzugshilfe Alltagslärm'' auf einfache Art und Weise eine Grundlage für die Beurteilung von Lärmarten bieten, für die keine Grenzwerte festgelegt sind. Sie soll die Behörden in Konfliktfällen unterstützen die Lärmklagen systematisch und nachvollziehbar zu bearbeiten und Lösungsansätze aufzeigen, mit welchen Mitteln die Lärmimmissionen begrenzt werden können. Die Volluzgshilfe richtet sich in erster Linie an kommunale Behörden, welche den Lärm von Anlagen im Sinne des Umweltschutzgesetzes zu behandeln haben, häufig aber keine Lärmspezialisten sind.
Böhm, A.
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Vorhersage des virbroakustischen Übertragungsverhaltens gekoppelter Strukturen mittels der FBS-Methode am Beispiel eines Fahrschemels [DAGA 2003 (Aachen)]
A. Böhm and U. Bernhard
[A]
Die Frequency Based Substructuring Methode (FBS-Methode) erlaubt es das Übertragungs-verhalten gekoppelter Substrukturen auf der Basis von Übertragungsfunktionen der ungekoppelten Substrukturen zu berechnen. Die Beschreibung der Substrukturen kann sowohl experimentell als auch numerisch erfolgen. Im Entwicklungsprozess ist eine effiziente Beurteilung verschiedener Varianten einer Komponente möglich, da nur die modifizierte Komponente und nicht die Gesamtstruktur neu berechnet werden muß. Im Rahmen von Troubleshooting kann das Verhalten des Gesamtsystems bei Modifikationen der numerisch beschriebenen Komponente effektiv beurteilt werden. Es wurde die Kopplung eines Fahrschemels mit einem Trimmed Body betrachtet. Die Beschreibung des Trimmed Bodys erfolgte experimentell, die des Fahrschemels experimentell und numerisch. Es werden die mittels der FBS-Methode berechneten vibroakustischen Übertragungsfunktionen der elastisch gekoppelten Struktur für die beiden Beschreibungen des Fahrschemels vorgestellt und mit den direkt gemessenen Übertragungsfunktionen verglichen. Es wird gezeigt, dass der Einfluß einer Modifikation des Fahrschemels auf das Übertragungs-verhalten mit beiden Beschreibungsmöglichkeiten vorhergesagt werden kann. Der nach der FBS-Methode zu erwartende Unterschied zwischen einer starren und elastischen Kopplung der Substrukturen wird dem am Gesamtsystem festgestellten gegenübergestellt.
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Rollgeräuschanalyse mittels Radkraftidentifizierung und Substrukturverfahren [DAGA 2005 (München)]
A. Böhm, H. Flötke and V. Grützmacher
[A]
Mit fortschreitender Reduzierung des vom Motor hervorgerufenen Geräusches gewinnt das Rollgeräusch an Bedeutung. Insbesondere beim Fahren auf rauen Fahrbahnoberflächen kann es zu Geräuschproblemen im Frequenzbereich von 80-250 Hz kommen.
Da das Rollgeräusch maßgeblich von den an der Radspindel wirkenden Kräften und dem Übertragungsverhalten der Achse bestimmt sein kann, ist es erforderlich, dass bereits bei der Achsauslegung für ein zukünftiges Fahrzeugmodell verlässliche Rollgeräuschanalysen durchgeführt werden können.
Es wird die prinzipielle Vorgehensweise zur Identifizierung der an der Radspindel angreifenden Kräfte mittels inverser Kraftbestimmung an einem vorhandenen Fahrzeug vorgestellt.
Das Übertragungsverhalten der Achse und der Karosserie wird durch einen hybriden Substrukturansatz beschrieben. Hierzu wird eine FE-Modell basierte Beschreibung der zukünftigen Achse mit einer testbasierten Beschreibung einer Karosserie kombiniert.
Unter Anwendung der Radkräfte und des Substrukturansatzes wird gezeigt, wie das Rollgeräusch durch die Mobilitäten an den Achskoppelstellen und die Steifigkeit der Koppelelemente beinflusst werden kann. Es wird diskutiert, wie mittels Transferpfadanalyse eine systematische Zuordnung eines Rollgeräuschproblems auf Achse, Trimmed Body bzw. eingeleitete Radkräfte möglich ist und somit auch eine Optimierung bei der Achsauslegung zukünftiger Faghrzeugmodelle erfolgen kann.
Böhm, G.
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Untersuchungen zum Öffnungs- und Schließgeräusch elektrisch betätigter PKW-Heckklappen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
G. Böhm, W. Foken, W. Müller and I. Rentzsch
[A]
Die Beurteilung der Geräuschqualität von PKW beschränkt sich nicht mehr ausschließlich auf Motor und Innenraum. Zunehmend wird die Qualitätsanmutung zum Beispiel auch durch das Geräusch beim Öffnen und Schließen der PKW-Heckklappe beeinflusst.
Der Beitrag stellt systematische Untersuchungen dieser Geräusche von der Entstehung, Weiterleitung und Abstrahlung bis zur psychoakustischen Beurteilung vor. Im Einzelnen werden Körperschallmessungen am Heckklappenschloss, Modalanalyse der Heckklappen, dynamische Schallquellenortung mittels Arraytechniken und Kunstkopfaufnahmen im Zusammenhang diskutiert. Außerdem werden vergleichende Messungen auf einem speziellen Prüfstand zur Geräuschuntersuchung der Heckklappenschlösser herangezogen.
Gesamtziel der Arbeit ist, aus Prufstandsuntersuchungen an elektrisch betätigten Schlössern auf die zu erwartenden Öffnungs- und Schließgeräusche der eingebauten Heckklappe zu schließen und das akustische Verbesserungspotential konstruktiver Maßnahmen abzuschätzen.
Böhm, M.
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Visueller Kanal oder Ablenkung? Einfluss einer optischen Komponente auf die Beurteilung der Geräuschqualität von Fahrzeug-Innengeräuschen [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Patsouras and M. Böhm
[A]
In der vorliegenden Studie wurde der Einfluß eines zusätzlich zum akustischen Reiz dargebotenen optischen Reizes auf das Urteil der Geräuschqualität bei Innengeräuschen von Fahrzeugen der oberen Mittelklasse untersucht. Drei getrennte Versuchsreihen wurden durchgeführt, in welchen zunächst die Geräuschqualität in klassischer Laborsituation - d.h. Kopfhörerdarbietung in einer Hörkabine - gemessen wurde. In einer zweiten Reihe wurden die Geräusche gleichzeitig mit einer optischen Darbietung von Fahrzeugen kombiniert. Eine weitere Versuchsreihe sollte die Aufmerksamkeit der Versuchspersonen stärker auf die Informationsaufnahme über den visuellen Kanal lenken. Hierzu wurden während der akustischen Darbietung optisch Innen- und Außenansichten des Fahrzeugs präsentiert und zusätzlich mit technischen Daten des Fahrzeugs unterlegt. Nach einer solchen ''akusto-optischen'' Darbietung hatten die Versuchspersonen Fragen zu dem Gesehenen und Gehörten zu beantworten. Die Übereinstimmungen und Diskrepanzen dieser unterschiedlichen Versuchsbedingungen auf das Urteil der Geräuschqualität werden diskutiert und interpretiert.
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Methodenvergleich zur Beurteilung der Geräuschqualität: Random Access versus Größenschätzung mit Ankerschall [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, M. Böhm, H. Fastl, D. Patsouras and K. Pfaffelhuber
[A]
Die bereits in früheren Arbeiten (z.B. Euronoise 2001) vorgestellte Methode des ''Random Access'' läßt eine sehr benutzerfreundliche, also für die Versuchsperson angenehme, Beurteilung von Geräuschen zu. Insbesondere zur Beurteilung der Geräuschqualität wird diese Methode gerne verwendet. Dem gegenüber steht die Beurteilung von Geräuschen mit der psychometrischen Methode ''Größenschätzung mit Ankerschall'', womit quantitative Zusammenhänge bezüglich der interessierenden Größe erfaßt werden können. Inwiefern sich mit diesen beiden Methoden erzielte Ergebnisse bei der Beurteilung der Geräuschqualität von Außen- und auch Innenstandgeräuschen vergleichen lassen, soll in dieser Studie vorgestellt werden.
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Einfluß einer optischen Komponente bei der Beurteilung der Lautheit von Fahrzeuginnengeräuschen bei Fahrt [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, M. Böhm, T. Filippou, H. Fastl and D. Patsouras
[A]
Bereits in früheren Untersuchungen konnte der Einfluß des zusätzlich optisch dargebotenen Stimulus auf das Lautheitsurteil nachgewiesen werden. Hierbei befand sich die Versuchsperson bei Darbietung der optischen Komponente (stehendes oder bewegtes Bild) jeweils in der Position eines ruhenden Beobachters, wie etwa bei der Darbietung einer Zugvorbeifahrt. Um eine stärkere Beeinflussung des optischen Reizes auf die auditive Wahrnehmung zu provozieren, wird in der hier vorgestellten Studie die Versuchsperson bei Darbietung des optischen Stimulus in die Position eines dynamischen Beobachtungspunkts versetzt. Dies wird erzielt, indem das Video einer Autofahrt bei unterschiedlichen Fahrsituationen (Autobahnfahrt, Landstraße oder Stadt) dargeboten wird. Die Darbietung des optischen Stimulus erfolgt in einer ersten Versuchsreihe zunächst über Videobrille, in einer weiteren Versuchsreihe wird der Hörversuch in einem Fahrzeugsimulator mit Projektion der Videosequenz über Beamer durchgeführt. Die jeweiligen akustischen Stimuli der Autofahrt werden bei beiden Versuchsreihen gleichermaßen über Kopfhörer eingespielt. Mittels der psychometrischen Methode Größenschätzung mit Ankerschall wird dann der Einfluß des jeweiligen optischen Reizes auf das Lautheitsurteil quantitativ erfaßt.
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Beeinflussung des Lautheitsurteils durch Stand- oder Bewegtbilder [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Böhm, C. Patsouras and H. Fastl
[A]
Die Beurteilung der Lautheit in psychoakustischen Experimenten wird meist in einer neutralen Versuchsumgebung (Hörkabine) durchgeführt. Ob die auditive Wahrnehmung des zu beurteilenden Objekts durch Wahrnehmungen anderer Sinnesorgane mit beeinflußt wird, wurde in der Vergangenheit selten berücksichtigt. In der vorliegenden Studie wird der Einfluß des zusätzlich zum akustischen optisch dargebotenen Objekts untersucht. Hierzu dienen als Stimuli vorbeifahrende Züge unterschiedlichen Typs. Mittels der psychometrischen Methode Größenschätzung mit Ankerschall wird der Einfluß der optischen Darbietung des vorbeifahrenden Zuges, zum einen in Form eines stehenden Bildes (Foto) zum anderen in Form eines bewegten Bildes (Video) der Szene, auf das Lautheitsurteil quantitativ erfaßt.
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Beeinflussung des Lautheitsurteils durch schallfremde, stehende Bilder [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Patsouras, M. Böhm and H. Fastl
[A]
In dieser Studie wurde untersucht, ob die optische Präsentation einer Szene (als stehendes Bild), welche nicht in direktem Zusammenhang zum Gehörten steht, das Lautheitsurteil einer Zugvorbeifahrt beeinflussen kann. Mit der Methode Größenschätzung mit Ankerschall wurde ein möglicher Einfluß jahreszeit-typischer Abbildungen (Sommer- bzw. Winterlandschaft), der Abbildung einer unterschiedlich stark begrünten Straße oder von Abbildungen unterschiedlich dicht besiedelter Gebiete (spärliche, dichte oder industrielle Besiedlung) auf das Lautheitsurteil erfaßt. Bei der Darstellung der Ergebnisse wird insbesondere auf die individuelle Beeinflussung der Versuchspersonen durch schallfremde, visuelle Reize eingegangen. Des weiteren werden im Rahmen dieser Tagung weiterführende Studien zum Thema der audio-visuellen Interaktion beim Lautheitsurteil präsentiert (Beeinflussung des Lautheitsurteils durch Stand- oder Bewegtbilder, Einfluß einer optischen Komponente bei der Beurteilung der Lautheit von Fahrzeuginnengeräuschen bei Fahrt).
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Schätzung der Absorberparameter poröser Medien anhand von Absorbermodellen und Messung des Absorberkennwertpaars [DAGA 2005 (München)]
J. Hübelt, M. Böhm and R. Hoffmann
[A]
Dem Einsatz herkömmlicher poröser Absorber, wie z.B. Glaswolle, sind Grenzen gesetzt, da sie eine begrenzte Temperaturfestigkeit und Haltbarkeit gegenüber Überströmung aufweisen. Aus diesem Grund wurde in den letzten Jahren vom Fraunhofer IFAM eine Methode zur Sinterung von zellularen metallischen Werkstoffen weiter entwickelt, welche die Herstellung von Schallabsorbern auf der Basis von metallischen Hohlkugelstrukturen erlaubt.
Zur Vorhersage der akustischen Eigenschaften der Strukturen ist ein neuartiges Messverfahren weiterentwickelt worden [1]. Dieses Verfahren ist generell für poröse Absorber einsetzbar und beruht auf der Bestimmung der akustischen Übertragungsfunktion über einer zu untersuchenden Probe. Der Probekörper wird dabei in einem Rohr angeordnet. Die Bestimmung der Übertragungsfunktion erfolgt anhand von 4-Mikrofonen, zwei vor der Probe und zwei hinter der Probe.
Auf der Grundlage dieses Verfahrens lassen sich die komplexen Größen Wellenzahl und charakteristische Impedanz bestimmen. Mit Hilfe der auf diese Weise gemessenen Absorberkennwerte ist das Schallfeld über der Absorberprobe eindeutig beschreibbar. Im Vortrag werden daher die Ergebnisse einer Messung des diffusen Schallabsorptionsgrades im Hallraum den Vorhersagen auf der Basis der Absorberkennwerte gegenübergestellt.
Die Kenntnis über die Absorberkennwerte der Proben bietet einen weiteren Vorteil: Unter Verwendung eines den Werkstoff beschreibenden Absorbermodells lassen sich auf der Grundlage einer Parameteridentifikation Absorberparameter, wie Porosität, Strömungsresistanz und Tortuosiät oder Strukturfaktor, berechen. Die Ergebnisse dieser Berechnungen werden im Vortrag ebenfalls den Resultaten direkter Messungen der Größen gegenübergestellt.
[1] Song, B. and Bolton, J. S.: A Transfer-matrix approach for estimating the characteristic impedance and wave numbers of limp and rigid porous materials. JASA, 107(3), 1131-1152, 2000.
Böhm, W.
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Erfahrungen eines kleinen Ingenieurbüros mit der DIN EN ISO/IEC 17025 [DAGA 2005 (München)]
W. Böhm and P. Fürst
[A]
Für die Akkreditierung von zugelassenen Messstellen nach §§ 26/28 BImSchG wird in einigen Bundesländern ein Qualitätssicherungssystem nach IEC 17025 verlangt. Ein vom LAI vorgeschlagenes Muster war nicht hilfreich, weshalb ein externer Berater hinzugezogen wurde. Trotzdem ist der Aufwand erheblich, um die ''Prüfanweisungen'' etc. zu schreiben. Hinzuweisen ist auf den Widerspruch, dass in einem Ingenieurbüro jeder Mitarbeiter autarke Messungen mit allem Hintergrund des Fachwissen ausführen muss, während die Prüfanweisung (''Gerät einschalten, dann...'') wohl eher nicht für einen Akustikingenieur gedacht ist. Es wird vorgestellt, welchen Umfang nach unserer praktischen Erfahrung Arbeitsanweisungen und Büroorganisation haben sollten.
Böhme, S.
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Positionsoptimierung für ANR - Systeme [DAGA 2006 (Braunschweig)]
S. Böhme, D. Sachau and H. Breitbach
[A]
In propellergetriebenen Militärflugzeugen kann der Lärmpegel in der Luftfahrzeugzelle bis zu 110 dBA erreichen. Verursacht wird der tonale Lärm durch Schwingungen, deren Frequenzen Vielfache der Propeller-Blattfolgefrequenzen bis zu 500Hz sind. Für den Aufenthalt von Personen in einer solchen Umgebung müssen nach gesetzlichen Bestimmungen Lärmschutzmaßnahmen vorgesehen werden. Da die Reduzierung des Gesamtgewichtes ein Kernproblem bei der Konstruktion von Luftfahrzeugen darstellt, rücken aktive Maßnahmen zur Reduzierung der Lärmpegel in den Focus der Flugzeugindustrie. Die Qualität solcher ANR (engl.: active noise reduction) - Systeme wird entscheidend durch die Positionierung der Aktuatoren und Sensoren bestimmt. Vorgestellt wird ein hybrider evolutionärer Algorithmus zur Lösung dieses diskreten kombinatorischen Optimierungsproblems. Dieses Verfahren verknüpft zwei Ansätze der naturanalogen Optimierungsstrategien das Simulated Annealing (SA) und den Genetischen Algorithmus (GA). Für die Anwendung eines solchen Algorithmus werden die möglichen Anordnungen des Systems in binäre Ketten kodiert. Verschiedene Konfigurationen werden zu einer Population zusammengefasst und bestimmten evolutionären Prozessen unterworfen. Die Gestaltung dieser Phasen sowie die Formulierung der zu minimierenden Zielfunktion sind ausschlaggebend für den Erfolg der Optimierung. Der Algorithmus wird angewendet für ein ANR - System im Militärtransporter A400M der Firma Airbus, um den Lärmpegel in einem halbgeschlossenen Volumen auf 86 dBA zu senken und damit bestehende Arbeitschutzbestimmungen einzuhalten.
Ausgewählte Ergebnisse und der grundlegende Ablauf der Positionsoptimierung werden präsentiert.
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Aktive Schallreduktion ohne Sekundärstreckenmodell mit dem Time-Averaged-Error Algorithmus [DAGA 2007 (Stuttgart)]
K. Kochan, D. Sachau and S. Böhme
[A]
Die aktive Schallreduktion basiert auf der Überlagerung eines Primärschallfeldes mit einem Sekundärschallfeld. Dieses durch Sekundärlautsprecher ausgesendete Sekundärschallsignal wird gegenwärtig mit dem weit verbreiteten Filtered-x Least Mean Square (FxLMS) Algorithmus berechnet. Nachteil des FxLMS-Algorithmus ist, dass er ein Modell der Sekundärstrecke benötigt. Die Leistungsfähigkeit des Reglers ist dabei von der Qualität dieses Modells abhängig. Bei einer Änderung der Sekundärstrecke z.B. durch Positionsänderung des Fehlermikrofons muss das Modell nachgeführt werden. Notwendig wäre dazu ein rechenintensives Online-Sekundärstreckenidentifikationsverfahren. Hierbei kann der Fehler des Sekundärstreckenmodells unter Umständen so groß werden, dass Instabilität des Reglers eintritt.
In diesem Vortrag wird der neue Time-Averaged-Error (TAE) Algorithmus zur Lösung dieses Instabilitätsproblems durch Vermeidung eines Sekundärstreckenmodells vorgestellt. Der TAE-Algorithmus nutzt dabei die besonderen Eigenschaften eines näherungsweise stationären harmonischen Schallfeldes. Der FxLMS-Algorithmus nutzt zur Approximation des Fehlerflächengradienten stochastische Werte des gefilterten Referenz- und des Fehlersignals. Abweichend davon approximiert der TAE-Algorithmus die Fehlerfläche über die blockweise zeitliche Mittelung des quadratischen Fehlersignals. Entlang dieser Fehlerfläche findet die Optimierung der Filterkoeffizienten des adaptiven FIR Filters statt. Zur Optimierung wird hier ein direktes Optimierungsverfahren eingesetzt, welches durch sukzessives Austesten die optimalen Filterkoeffizienten findet. Das Optimierungsverfahren arbeitet ableitungsfrei, dennoch erreicht der TAE-Algorithmus durch ein geschicktes Verfahren zur Wahl der Suchrichtungen und Schrittweite vergleichbare Konvergenzgeschwindigkeit zum FxLMS-Algorithmus. Der TAE-Algorithmus arbeitet mit dem beschriebenen Verfahren sehr stabil, selbst wenn das Fehlermikrofon im Raum bewegt wird.
Die Idee des TAE-Algorithmus sowie die analytischen Beschreibung und erste experimentellen Er-gebnisse werden präsentiert.
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Aktive akustische Barriere [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Böhme, D. Sachau and T. Kletschkowski
[A]
In vielen technischen Anwendungen werden durch Maschinenlärm, Propellerlärm oder anderen Primärquellen stehende Wellenfelder im niederen Frequenzbereich (f500 Hz) in Innenräumen induziert.
Aufgrund von Lärmschutzvorschriften oder zur Erhöhung des Komforts kann es notwendig sein Maßnahmen zur Lärmbekämpfung zu ergreifen. In der heutigen Zeit stehen eine Vielzahl von passiven und aktiven Maßnahmen zur Verfügung. Aktive Systeme bieten gerade bei der Anwendung im niederen Frequenzbereich Gewichts- und Platzersparnis. Aber gerade der Einsatz von aktiven Gegenschallsystemen in Innenräumen ist mit einem hohen Aufwand für die Positionierung der Aktuatoren und Sensoren verbunden, um eine hohe Gesamtperformance des Systems zu erreichen. Die Komponenten des eingesetzten Active Noise Control - Systems müssen für einen globalen Regelungserfolg in Innenräumen in der Regel ebenfalls global verteilt sein. Gerade in Flugzeugen und anderen Fahrzeugen ist die globale Verteilung von Systemkomponenten im Innenraum aufgrund von Designanforderungen problematisch. In vielen Anwendungen wird der meist stationäre harmonische Störschall über eine begrenzte Anzahl von Transmissionswegen in den Innenraum übertragen. Diese können zum Beispiel Öffnungen oder schwingende Strukturen beinhalten. Das globale Positionierungsproblem wird für solch eine Problemstellung mit Hilfe der aktiven akustischen Barriere gelöst. Durch eine lokale Anordnung von Aktuatoren und Sensoren in den Schalltransmissionspfad wird mit Hilfe von destruktiver Interferenz ein globaler Regelungserfolg erzielt. Der Ansatz zeigt seine Wirksamkeit nicht nur in Innenräumen sondern auch unter Freifeldbedingungen. Die Idee und erste experimentelle Resultate bei der Anwendung in einer Transmissionsöffnung, die einen reflexionsarmen Raum und einen Hallraum verbindet, werden präsentiert.
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Aktive Lärmminderung in Schlafräumen mit realen und virtuellen Fehlersensoren [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Kletschkowski, D. Sachau and S. Böhme
[A]
Für einen gesunden und erholsamen Schlaf ist es notwendig, Schlafräume mit Frischluft zu versorgen. Dies erfolgt im Allgemeinen durch Öffnen von Fenstern. Allerdings dringt durch geöffnete Fenster auch Lärm von nahe gelegenen Straßen in den Schlafraum ein, wodurch der Schlaf erheblich beeinträchtigt wird. Eine Re-duktion dieser Geräuschbelastung ist volkswirtschaftlich außerordentlich bedeutsam, da die häufigste To-desursache (Herz-Kreislauf-Erkrankungen) auch auf lärmbedingte Stressbelastung zurückgeführt wird. Folg-lich besteht die Notwendigkeit, insbesondere den Lärm im Bereich einer schlafenden Person zu reduzieren, ohne dabei den Schlafkomfort oder die Frischluftzufuhr zu beeinträchtigen.
Zur Lärmminderung in Schlafräumen bieten insbesondere im Bereich niedriger Frequenzen, aktive Maß-nahmen an. Der Einsatz derartiger Verfahren wird derzeit an Professur für Mechatronik der Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg in einem durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt ge-förderten Projektes (24483) geprüft.
In der vorliegenden Arbeit werden, basierend auf den erzielten Arbeitsergebnissen, lokale Gegenschallkon-zepte im Kopfbereich einer schlafenden Person diskutiert, da diese nicht an eine spezielle Raumgeometrie gebunden sind. Im Einzelnen wird auf den Aufbau eines vereinfachten Experimentalsystems, die Ermittlung der initialen Lärmverteilung
und die Bewertung der erreichten Lärmminderung bezug genommen.
Im Unterschied zu den Voruntersuchungen wird insbesondere der durch den Einsatz virtueller Mikrophone erzielbare Regelungserfolg analysiert. Die Anwendung dieser noch in der Entwicklung befindlichen Sensor-technologie, die Fragestellungen der Optimierung (optimale Platzierung), der Regelungstechnik und digitalen Signalverarbeitung verbindet, verdeutlicht die Komplexität der Aufgabenstellung.
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Globale Lärmreduktion mit intensitätsbasierter Regelung [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Böhme, D. Sachau and T. Kletschkowski
[A]
Die Implementierung von Systemen für die aktive Lärmreduktion lohnt sich vor allem für technische Anwendungen mit stationärem Störschall. Aktive Systeme können gerade im niederen Frequenzbereich eine Gewichts- und Platzersparnis gegenüber passiven Maßnahmen bieten, deswegen wird gerade im Flugzeug- und Fahrzeugbau die Integration solcher Systeme forciert. Um eine hohe Performance des Gesamtsystems zu erreichen, sind bei der technischen Realisierung verschiedene Aspekte wie Regelstrategie, Platzierung und Auswahl der Aktuatoren bzw. Sensoren zu beachten. In der Regel müssen für eine globale Lärmreduktion die Hardwarekomponenten ebenfalls global verteilt sein. Tritt jedoch der stationäre Störschall durch eine begrenzte Anzahl von Transmissionswegen in das Kontrollvolumen ein, können mit der Platzierung von Aktuatoren in die Übertragungswege globale Schallpegelreduktionen erzielt werden. Allerdings müssen dafür bei herkömmlichen Gegenschallsystemen die Sensoren weiterhin räumlich disloziert sein. Unter Verwendung einer intensitätsbasierten Regelstrategie im Zusammenhang mit einer kollokalen Anordnung von Aktuatoren und Sensoren ist es möglich den Eintrag von Schallenergie durch die Transmissionswege zu verhindern. Dadurch wird mit einer rein lokalen Maßnahme ein globaler Regelungserfolg möglich. Der Ansatz für mehrkanalige Systeme und dessen experimentelle Umsetzung für stationären tonalen Störschall in einer vereinfachten Versuchsumgebung werden präsentiert.
Böhning, P.
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Entwicklung einer Software zur Kurzzeit-Azimutalmodenanalyse [DAGA 2000 (Oldenburg)]
P. Böhning, L. Enghardt, W. Neise and P. Költzsch
[A]
Der Schall, z.B. erzeugt durch eine Turbomaschine, breitet sich in zylindrischen Kanälen über einen weiten Frequenzbereich in Form von höheren akustischen Moden aus. Die Überlagerung verschiedener ausbreitungsfähiger Moden ergibt das Gesamtschallfeld im Kanal. Eine Mode in einem Rohrkanal besitzt eine azimutale und eine radiale Struktur. Bezieht man sich auf die azimutale Struktur, spricht man auch von Azimutalmoden. Mittels der Analyse von Schallfelder hinsichtlich dieser azimutalen Struktur lassen sich oftmals Schlüsse auf die dominanten schallerzeugenden Mechanismen ziehen und z.B. Maßnahmen zur Reduzierung der Schallabstrahlung einer Turbomaschine ableiten. Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde eine Software zur Kurzzeit-Azimutalmodenanalyse entwickelt. Diese Software ermöglicht eine schnelle Aussage über Veränderungen in der azimutalen Struktur des Schallfeldes in einem Rohrkanal. So können z.B. die Auswirkungen von Modifizierungen am Design einer Turbomaschine oder die Effizienz eines Systems zur aktiven Lärminderung in situ bestimmt werden. Im Vortrag wird das der Software zugrundeliegende Analyseverfahren vorgestellt. Zur Demonstration der Anwendungsmöglichkeiten der Software soll beispielhaft auf ein Experiment eingegangen werden. Zur Verifizierung eines theoretischen Modells, das zur Bestimmung der bei der Rotor/Stator-Interaktion entstehenden Azimutalmoden dient, wurde das Schallfeld eines Axialventilators im angeschlossenen Rohrkanal vermessen. Die mittels der Software gewonnenen Ergebnisse werden präsentiert und mit den Aussagen des Modells verglichen.
Böhnke, F.
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Veränderungen der Abbildung akustischer Signale und Hörschwellen bei liegender Cochlea-Implant Elektrode im Modell und bei Patienten [DAGA 2005 (München)]
F. Böhnke, J. Kiefer and W. Arnold
[A]
Die kombinierte elektrisch-akustische Stimulation (EAS) hat sich zu einer neuen Perspektive bei der Versorgung hochgradig schwerhöriger Patienten entwickelt. Hierbei wird die akustische Versorgung im tieffrequenten Bereich durch konventionelle Hörgeräte mit der elektrischen Stimulation von Nervenfasern im vorderen und mittleren Bereich der Cochlea ergänzt. Damit befindet sich eine Elektrode in der Cochlea, die die Ausbreitung akustischer Wellen in der Cochlea beeinflußt. Aufgrund der erheblich unterschiedlichen Elastizitätsmoduln der Basilarmembran (BM) in der Längs- und Querrichtung kommt es bei den Berechnungen mit der eingeführten Elektrode, die einen oder auch mehrere Kontakte zu der BM haben kann, sogar zu Erhöhungen der BM Auslenkungen. Da sich andererseits bei Patienten oftmals eine Verbesserung der Hörschwellen nach der Cochlea-Implantation bei abgeschalteteter elektrischer Stimulation fand, betrachten wir die Veränderung der Cochleamechanik durch die Elektrode als Ursache.
Gelingt es also die individuell geschädigten Bereiche in der Cochlea innenohrschwerhöriger Patienten zu lokalisieren, so kann durch gezielte Fixierung der Elektrode dort eine erhöhte Abbildung akustischer Energie auf die benachbarten Bereiche bewirkt, und damit aufgrund der größeren BM Auslenkungen eine effektivere Wahrnehmung akustischer Signale erzielt werden.
Selbstverständlich erfordert dies eine präzise und beherrschbare Operationstechnik sowie die Weiterentwicklung der Simulationen verschiedener Operationsszenarien.
Bös, J.
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Numerical Acoustical Optimization with respect to various Objective Functions [DAGA 2003 (Aachen)]
J. Bös and R. Nordmann
[A]
This paper describes a method to optimize three-dimensional structures numerically with respect to various objec-tive functions such as mean level of structure borne sound, mass, eigenfrequencies etc. Besides specifying the objective of the optimization process, suitable constraints (such as maximum mass, minimum and maximum wall thickness, etc.) have to be defined as well. After creating a finite element model of the original structure to be optimized, the COBYLA algorithm is used to modify the wall thickness in the finite element model of the structure iteratively in such a way that the objective function is minimized or maximized depending on the goal of the optimization. Whereas mostly two-dimensional plate or shell elements were used in previous studies, in this paper three-dimensional solid elements are employed to gain more flexibility for creating complex finite element models. Several model structures subject to a harmonic excitation force are investigated. The following objective functions are used for the optimization calculations: Minimizing the mean level of structure borne sound within a frequency range without increasing the mass of the structure; minimizing the mass of the structure without increasing the mean level of structure borne sound; maximizing the fundamental frequency; maximizing the distance between a given frequency and the neighboring eigenfrequencies.
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Comparison of a Deterministic and a Genetic Algorithm applied to Structural Acoustic Optimization [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Bös
[A]
Both a deterministic (local) and a stochastic (global) optimization algorithm are used to optimize the wall thickness distribution of a model structure such that the difference between two specified natural frequencies is maximized, subject to the following constraints: Neither the vibrational level nor the structural mass are allowed to increase. Powell's COBYLA algorithm, which is a sequential trust-region method that employs linear approximations to the objective and constraint functions, is used as the deterministic algorithm. A specific implementation of a genetic algorithm, namely Charbonneau's PIKAIA algorithm, serves as the stochastic algorithm. The model structure consists of two rectangular steel plates with an initial wall thickness of 4 mm, joined at an angle of 90 degrees. The structure is excited by a harmonic force (0-3000 Hz). For the initial configuration, the difference between the two natural frequencies under consideration is 19 Hz. COBYLA takes about 11000 function evaluations to meet its convergence criterion, and the final design shows an increased frequency difference of 485 Hz (+2450%). PIKAIA has no convergence criterion and is therefore stopped after 50000 function evaluations. At this point, the frequency difference is increased to 547 Hz (+2779%). Obviously, COBYLA finds only a local optimum, whereas PIKAIA locates the global one or at least a significantly better local optimum. However, PIKAIA takes almost four times more function evaluations to obtain the final design.
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Design and Application of a Low-Cost Microphone Array for Nearfield Acoustical Holography [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Bös and L. Kurtze
[A]
An 8x8 microphone array consisting of 64 low-cost microphones was developed at the Department of Mechatronics and Machine Acoustics, Darmstadt University of Technology, and applied to nearfield acoustical holography (NAH) measurements at the Fraunhofer Institute for Structural Durability LBF. Since microphone arrays usually require a large number of microphones for NAH to cover a reasonable frequency range, it is particularly attractive to reduce the cost per microphone. A silicon microphone was chosen because it is very cheap (approx. 18 Euros including preamplifier vs. 350 to 500 Euros for ''professional'' array microphones - a factor of about 25!), temperature and shock resistant, and insensitive to structure borne noise. It has a flat frequency response, which was confirmed by comparisons with a Brüel&Kjaer microphone. The dimensions of the array (1.4 m x 1.4 m) result in a lower frequency limit of approx. 250 Hz, the microphone spacing (currently 200 mm, adjustable to smaller values) leads to an upper frequency limit of approx. 850 Hz. The microphone array is used to perform NAH measurements on various test objects using a Scadas III front-end and Cada-X software, both from LMS. The results of the NAH predictions are verified by sound pressure measurements (sound pressure distribution), laser vibrometer measurements (velocities at the source), and sound intensity measurements using a 2D intensity probe.
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Active vibration control applied to a tram HVAC unit [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Bös, M. Kauba and D. Mayer
[A]
Within the framework of the European Integrated Project InMAR (Intelligent Materials for Active noise Reduction) active vibration control and active structural acoustic control approaches are applied to an HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) unit used to air-condition the driver's cab of a tram. Measurements previously performed by the manufacturer of the unit indicated that annoying tonal noise in the 50 Hz and 100 Hz 1/3 octave bands inside the driver's cab is mainly caused by the vibration of the compressor mounted in the HVAC unit on the roof of the tram. The structural behavior of the unit is analyzed by means of various vibration measurements.
To estimate the potential of active vibration reduction approaches, additional control forces are applied to the compressor by means of an electrodynamic shaker. This shaker is controlled by a 'modified error' algorithm as part of a digital adaptive internal model control running on an embedded industrial PC system. The adaptive control resulted in a vibration reduction in the range of 18 dB at 48 Hz. These preliminary results will be used to design active vibration reduction devices such as active compressor mounts, an active tuned vibration absorber, or an inertial mass actuator.
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Reduction of compressor vibrations by means of an active tuned vibration absorber [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Bös, E. Janssen, M. Kauba and D. Mayer
[A]
Within the framework of the European Integrated Project InMAR (Intelligent Materials for Active noise Reduction) active vibration control and active structural acoustic control approaches are applied to an HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) unit used to air-condition the driver's cab of a tram. Measurements previously performed by the manufacturer of the unit indicated that annoying tonal noise in the 50 Hz and 100 Hz 1/3 octave bands inside the driver's cab is mainly caused by the vibration of the compressor mounted in the HVAC unit on the roof of the tram. Therefore, active tuned vibration absorbers were designed that reduce the vibrations caused by the compressor. These vibration absorbers consist of two discrete masses attached to the ends of two cantilevered beams and are tuned to 50 Hz. This fundamental frequency can be varied within a certain range by an acceleration feedback control system using the acceleration of the discrete masses as input, thus virtually adapting the mass of the absorber. In addition, the acceleration at the mounting point can be used as the input to an adaptive digital control system such that the absorber behaves as a vibration compensator at higher frequencies.
Bøgholm, N.
Bohm, J.
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Acoustic wave measurements on SNGS crystals and determination of material constants [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
E. Chilla, R. Kunze, M. Weihnacht, J. Bohm, R. Heimann, M. Hengst and U. Straube
[A]
Single crystals of compounds with Ca3Ge(Ga2Ge)Ge2O14 (CGG) structure, have been discussed as promising new materials for SAW devices. Since they belong to the same trigonal symmetry group 32 as quartz, similar acoustic properties can be expected. Indeed it has been confirmed that the langasite-type crystals LGS, LGN, and LGT may have potential SAW applications. In particular, temperature compensated crystal cuts were proved. Recently compounds of 4 component congruent melting compositions have caught big attention. Within this class of materials Sr3NbGa3Si2O14 (SNGS) is of particular interest since a high electromechanical coupling factor is expected.
Here we report on results of the material properties of SNGS. A starting set of elastic constants was derived from bulk wave measurements. Additionally, the angular dispersion of surface guided acoustic modes was measured. The surface acoustic waves were excited by thermo-elastic laser absorption. The normal component of the surface wave was detected by a piezoelectric PVDF foil transducer. The angular dependence of the velocity was obtained by mounting the sample on a computer controlled rotation stage. Additionally the temperature dependence was measured in the range between -10 C and + 75C. Furthermore we report on direct measurements of the SAW coupling coefficient.
Boin, J.-P.
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Influence of Liquid Injection at the Nose of a Supersonic Aircraft on the Sonic Boom [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
I. Salah El Din, A. Lebedev, J.-P. Boin and T. Alziary de Roquefort
[A]
The objective of this study is to investigate the influence of liquid injection at the nose of a supersonic aircraft on the near field and ground pressure signature. An experimental study is performed in a small supersonic tunnel (150x150mm) at Mach 2 using a generic model aircraft with a double sweep delta wing. The pressure measurements provide the near field signature around the aircraft on a cylinder at a distance 1.7L where L is the length of the model. A numerical code is then used to find the extrapolated signal at ground level. The method involves two steps: first, the far field signature corresponding to the near field data set is computed using a matching method. Then the theory for non linear acoustic propagation through a non uniform medium is used to find the ground signature.
A significant influence of liquid injection is observed, hence opening a possibility of reduction of the sonic boom. Detailed analysis of the aspect of the signal with and without injection can be found in the final paper.
Bojar, H.
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DNA damage as a result of intensive impulse noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Siegmann, H.B. Prisack, T. Burchardt, K. Siegmund, M. Bauer, E. Borsch-Galetke and H. Bojar
[A]
Employees of numerous industries are exposed to intensive impulse noise. Impulse noise may cause changes to isolated cell cultures through temporary compression and decompression.
The effects of impulse noise to isolated lymphocytes and lung cells were analyzed. These cells were exposed to 3 impulse levels within 30 minutes (Lmax 170 dB). Total RNA was isolated, amplified, and labeled by an Enzo BioArrayTM HighYieldTM RNA Transkript Labeling Kit. Labeled probes were analyzed by Affymetrix chips and the expression was compared with the RNA-profile of PHA-stimulated, unexposed probes.
41.9 176f 12.625 known lymphocytal genes were detected. 7.6 10201431360f these genes were upregulated, 1.8 % were downregulated. Only 22 genes were 2x upregulated and 4 genes more than 2x downregulated like isoformes of the Cytochrome P450 and the Metallothionin-Gene.
44.2 27777755500f 22.283 known genes of the lung cells (distal located human epithelial cells) were detected significantly. 1.3 10000277602f these genes were upregulated, whereas 2.7 % were downregulated. 7 genes were 2x upregulated and 33 genes more than 2x downregulated. Interestingly, these genes belong to the isoformes of the Cytochrome P450 and the Metallothionin gene as well.
In conclusion, impulse noise induces cellular reactions comparable to oxidative stress reaction. In the future, evaluation of impulse noise working environment e.g. in the metal processing industry or by weapon noise in the german federal army should consider potential reactions on the cellular level.
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Analyse der Genexpression nach intensiver Impulsschallbelastung: Genexpressionsprofile als Teil des Biomonitoring [DAGA 2006 (Braunschweig)]
S. Siegmann, B. Prisack, G. Roeder, K. Siegmund, E. Borsch-Galetke and H. Bojar
[A]
Fragestellung:
Es ist zu vermuten, dass bei Impulslärmexposition zelluläre Veränderungen zu beobachten sind welche letztlich in einem veränderten mRNA-Profil zu erkennen sein sollten.
Methode:
Isolierte Zellen und Probanden wurden Schallimpulsen exponiert. Die gewonnen Proben wurden mittels Affymetrixchips analysiert mit einer unbeschallten Probe verglichen.
Ergebnisse:
Die vergleichende Analyse der Genexpressionen in den Zellkulturen zeigt nur verhältnismäßig geringe Unterschiede.
Auffällig ist die Aufregulation von einzelnen Heat-shock-Proteinen, DNA-Schaden induzierten Genen sowie die Abregulation von Calmodulin assoziierten Genen und des Vitamin-D3 Rezeptors.
Genprofile als biologisches Monitoring:
Dient der Überwachung der Belastung durch gezielte Analyse von Expressionsänderungen. 29 Gene waren in 25% der Fälle aufreguliert (7 von 28 Proben).
Genprofile als Screeningparameter:
Von 9.121 Genen, welche in den Lymphozyten der Probanden durchschnittlich detektiert werden konnten, trennen univariat 49 Gene die ''vertäubten'' Probanden von den ''nicht-vertäubten'' Probanden (p 0,01). Die Genfunktionen lassen jedoch keine direkte Kausalität zur Vertäubung erkennen.
Diskussion:
Impulslärm setzt auch auf zellulärer Ebene einige dem oxidativen Stress analoge Prozesse in Gang. Hierbei werden zum Teil Regulationen apoptotischer Gene und von ''DNA-Reparatur-Genen'' nachgewiesen. Signifikante Veränderungen finden sich bei Genen mit Relation zur Calzium-Signalkette. Dies lässt eine grundlegende kausale Aussage zur Induktion der Vertäubung, aber auch extraauraler Reaktionen zu.
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Impulslärmwirkungen: Hypoxieereignis und Organreaktion in Konformität mit Genregulation, Apoptose und biochemischen Parametern [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Siegmann, H.B. Prisack, K. Siegmund, H. Bojar and E. Borsch-Galetke
[A]
Methode: Untersucht wurden Reaktionen von 25 Probanden auf Impulsschallbelastungen. Bestimmungsgrößen: Fingerpuls, Blutgase, Adrenalin, Noradrenalin und Magnesium im Plasma und Urin. Ebenso erfolgte eine Genprofilanalyse beschalter humaner Zellen.
Ergebnisse: Mittels Genprofilanalyse lässt sich eine signifikante Aufregulation in den beschallten Zellen für HIF1A nachweisen, die als Antwort auf eine Hypoxie angesehen werden kann. Keine signifikante, aber eine ''im Trend'' messbare Aufregulation findet sich auch für das Gen VDR3, das im Zusammenhang mit einer ''Vertäubung'' zu sehen ist.
Die gemessene Hypoxie kann über die Katecholaminwirkung und Beeinflussung des Magnesiumtransportes erklärt werden: Die durch den Schalldruck ausgelöste Verschiebung des Magnesiums in den Extrazellularraum und der konsekutive Einstrom von Calcium in die Zelle führt neben einer Gefäßkonstriktion zu einem Abfall des Sauerstoffpartialdrucks im Blut. Die elektromechanischen Koppelungsprozesse bewirken einen erhöhten Verbrauch an Energie für die Aktivierung der Vesikel-/Membran-ATPase. Die Folge ist eine gerade im Bereich der Zellen sich einstellende energetische Erschöpfung an ATP mit nachfolgender Zellschädigung. Was den intrazellulären Transportmechanismus betrifft sind 7 Gene in den Zellkulturen nachzuweisen, die hierfür codieren und nach Belastung aufreguliert waren. Die erforderliche ATP-Resynthese erfordert zusätzlich Sauerstoff, die Hypoxie wird verstärkt. Die katecholamininduzierte Gefäßkontraktion führt ebenfalls zu einer Erniedrigung des Sauerstoffgehaltes in den Organen. Insbesondere die Zellen der Gefäßendothelien der Lunge reagieren auf Schalldruck empfindlich.
Schlussfolgerungen: Das Wechselspiel der untersuchten und verändert objektivierten biochemischen Wirkparameter, welche zur Gefäßkonstriktion, zum Energieverbrauchs und Absinken des Sauerstoffpartialdruckabfalls führt und die signifikant nachweisbare genregulierte Hypoxie bei nur ''trendmäßig regulierten Vertäubung'', die insgesamt zu einem Organschaden führen können, kann mit diesem Modell beschrieben werden.
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Genexpressionsanalysen von Zellen nach Beschallung mit einem Infrapulsgenerator [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Siegmann, K. Siegmund, B. Prisack, K. Thiel, H. Bojar and E. Borsch-Galetke
[A]
Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden Versuche mit Testzellen in einem Infrapulsgenerator (IPG) durchgeführt.
Die Auswertung der Impulssignale erfolgte mit ''Messsystemen zur Messung und Auswertung von Waffenlärm''.Hierbei wurde der Kunstkopf auf den Entfernungspunkten postiert.
Die Schalldruckpegel des Freifeldmikrofons variierten in Abhängigkeit zur Entfernung mit Freifeldpegeln zwischen 155 dB (3 m) und 145 dB (12 m).
Es wurde sehr homogen etwa die Hälfte der über 22.000 Gene auf einem Affymetrix-Genchip detektiert. Die Lymphocyten ''Kontrolle'' gegen ''Belastung'' nach Belastung zeigen in diesem Versuch je nach Nähe zur Pulsquelle eine Aufregulierung zwischen 0,7% und 1,6%.
Zur Signifikanzanalyse der Microarraydaten wurde die SAM-Methode eingesetzt.
Wird diese Methode auf die Versuchsreihe angewendet, so ergibt sich eine Rate als falsch detektierter Gene von über 50%. Wählt man hier die Gene mit den 100 größten Scores aus, so sind davon 51 Gene allein auf die zufällige Varianz der Expression zurückzuführen. Auch wurden nur 2 Gene im Durchschnitt wenigstens um den Faktor zwei verändert.
Von einer genschädigenden Wirkung der o.a. Schallbelastung durch einen Infrapulsgenerator ist nicht auszugehen.
Moderne Analysemethoden liefern nach Belieben ohne Probleme Unmengen von Daten. Die Kunst liegt darin, die richtigen rauszufiltern und daraus die richtigen Schlussfolgerungen zu ziehen.
Bollmann, W.
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Untersuchung der Wirkung von schalldämmenden Ummantelungen an Abwasserleitungen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
W. Bollmann and R. Materna
[A]
Zur Reduzierung der Luftschallabstrahlung von Abwasserleitungen in Fällen, wo mit bautechnischen Massnahmen allein keine genügend niedrigen Pegel erreicht werden können um die geforderten Grenzwerte gemäss den entsprechenden Schallschutznormen zu unterschreiten, wird in der Praxis vielfach auf die Wirkung von schalldämmenden Ummantelungen zurückgegriffen.
In dieser Untersuchung werden zuerst einige theoretische Überlegungen zur Auslegung solcher Ummantelungen angestellt. Die sich aus der Praxis ergebenden Einschränkungen betreffend Maximierung der Wirkung werden aufgezeigt und kommentiert.
Im weitern wird dann auf vergleichende Untersuchungen an verschiedenen Ummantelungen eingegangen und die Resultate werden erörtert. Eine aus den Versuchen ermittelte optimale Variante wird im Folgenden weiter untersucht.
Die Resultate der praktisch erreichten Reduktionen der Luftschallabstrahlung bei verschiedenen Konfigurationen von Abwasserleitungen, wie Umlenkungen oder Achsverschiebungen, werden präsentiert.
Zum Schluss wird zur Charakterisierung der erzielten akustischen Wirkung der Ummantelung eine einfache mathematische Beziehung hergeleitet.
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Prognosemodell für Installationsschächte mit Abwasserleitungen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
W. Bollmann and C. Väth
[A]
Prognosemodell für Installationsschächte mit Abwasserleitungen
Im Rahmen dieses Projekts wurden im Prüfstand nach EN 14366 im Bauphysikalischen Labor der Geberit der Einfluss von unterschiedlichen Schachtkonstruktionen auf die Schallabstrahlung einer Abwasserleitung in einen Raum ermittelt.
Ziel der Arbeit ist es, Grundlagen für ein Prognosemodell zu erhalten, mit dem sich der Schalldruckpegel ausserhalb des Schachts in Abhängigkeit der Schachtkonstruktion und der geplanten Belegung vorausberechnen lässt. Dies mit dem Hintergrund, dem Planer ein Instrument zu geben, mit dem er eine geeignete Schachtkonstruktion zur Einhaltung der Anforderungswerte nach den einschlägigen Normen bereits in der Planungsphase wählen kann.
In den messtechnischen Untersuchungen wurden die folgenden Faktoren untersucht: Einfluss der Quelle (Abwasserleitung), zwei unterschiedliche Schachttypen in Leichtbauweise (Duofix-System, GIS), Absorption der Schächte in unterschiedlicher Weise, unterschiedliche Arten der Schachtverkleidung (1-lagig / mehrlagig) und der Beplankungen (unterschiedliche Produkte und Stärken), Geometrie des Schachts, Ummantelung der Quelle, Einflüsse der Fugen (Undichtigkeiten).
Die Berechnung der Pegel wurde terzweise durchgeführt. Das Modell wurde exemplarisch an einem Beispiel anhand der durchgeführten Messungen verifiziert. Die Übereinstimmung der Prognose mit den Messwerten war zufriedenstellend, zudem waren die Prognosen konservativ, d.h. die Messwerte sind niedriger als die Voraussage.
Die ermittelten Werte wurden auch dazu verwendet, für den Praktiker konstruktive Hinweise zu einer optimalen Schachtgestaltung zu geben.
Auf die im Laufe des Projekts angetroffenen Probleme und entsprechende Lösungsansätze wird ebenso eingegangen, wie auf zusätzliche messtechnische Untersuchungen und noch nötige Erweiterungen und Verfeinerungen des Modells.
Die Grenzen des Verfahrens werden diskutiert.
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Der Einfluss der Deckenkonstruktion auf das Abstrahlverhalten von eingelegten Abwasserleitungen [DAGA 2008 (Dresden)]
W. Bollmann and H. Heer
[A]
Sammelleitungen werden in der Schweiz in die Betondecken eingelegt. Dabei werden die Leitungen im Allgemeinen mit einer minimalen Betonüberdeckung von 4 cm und einem Gefälle von 2% über der unteren Armierung verlegt. Übliche Deckenstärken sind 20 bis 25 cm.
Für das Spülen eines WC mit 9l erreicht man bei einer 22 cm Decke und einer Überdeckung von 4 cm mit Silent-db20 mit Dämmschlauch Pegel von 27 dB(A) im darunterliegenden Raum.
Ausgehend von der Fragestellung, wie es möglich ist, Pegelwerte von höchstens 20 bis 25 dB(A) zu realisieren, haben wir eine systematische Untersuchung der wichtigsten Einflüsse durchgeführt.
Dazu haben wir einen Deckenprüfstand aufgebaut, realisiert mit Stahlbetondecken von 36 cm Stärke (Betonüberdeckungen der eingelegten Leitungen 4 cm, 10 cm und 16 cm) und 24 cm Stärke.
Die Untersuchungen wurden für Aufprall- und Fliessgeräusche (WC-Spülung 6l, Dauergeräusche von 0.5 bis 9.6 l/s, Dachentwässerung Pluvia), mit verschiedenen Rohren und unterschiedlichen Dämmungen der Rohre, durchgeführt.
Untersucht wurde auch der Einfluss des unten liegenden Raums bei beiden Decken (''nackt'', abgehängte Decke, abgehängte Decke plus Vorsatzschalen an den Wänden, nur Vorsatzschalen an den Wänden), sowie der Auflagerung auf den Wänden mit und ohne Deckenlager der 24 cm Decke.
Die Resultate werden präsentiert und kommentiert.
Bonafonte, A.
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TC-STAR: Evaluation Plan for Voice Conversion Technology [DAGA 2005 (München)]
D. Suendermann, A. Bonafonte, H. Duxans and H. Hoege
[A]
Voice conversion is the adaptation of the characteristics of a source speaker's voice to those of a target speaker. When evaluating voice conversion technology, generally, we have two questions in mind: Does the technique change the speaker identity in the intended way? How is the overall sound quality of the converted speech? The answers can be found applying subjective and objective error criteria. The former is based on listening tests. The latter expresses the distance between the converted speech and corresponding reference speech of the target speaker. In this paper, we develop a plan for evaluating voice conversion technology in the European speech-to-speech translation project TC-STAR.
Bongard, F.
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Microphone Array for Soloists [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F. Bongard
[A]
A two-dimensional microphone array intended for recording soloists in a very reverberant cathedral is presented. This array belongs to an electro-acoustical assistance system which improves the hearing comfort in the cathedral of Lausanne during choral music concerts. For this particular application, constraints are as follows : a) the array has to be placed quite far from the singers (about 4 m), so its directivity index must be high enough in order to reject the reverberated field ; b) the position of the singers is not fixed but depends on the musical work, so it must be possible to electronically steer the main lobe.
The use of a full two-dimensional array (squaring of microphones) leads to an excessive number of microphones, which is why more reduced geometries have been studied. A cross-shape has finally been retained, i.e. two linear arrays at right angles to each other.
The designed array includes 15 hypercardioid microphones arranged on a cross of 2m40 x 1m24 and a digital processing unit (DSP) allowing the implementation of FIR filters. By modifying the properties of these filters, the main lobe can be steered in various directions. The directivity index is about 13 dB and the half power beam width varies between 25 and 55 according to the section considered in the directivity pattern. The nested subarray method made it possible to keep these performances roughly constant over a decade frequency bandwidth (300 Hz to 3 kHz).
Bonnefoy, X.
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Night noise and health - First Results of the WHO LARES (Large Analysis and Review of European housing and health Status) study [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Rodrigues, X. Bonnefoy, C. Maschke, H. Niemann and R. Moore
[A]
The World Health Organization's Regional Office for Europe, Bonn Office has coordinated a large study (LARES) to evaluate the health impact of housing conditions in eight European cities.
Living and housing conditions are the basis for many aspects that affect residential health: indoor air quality, accidents, noise etc. are only a few of the possible health threats to be found in dwellings. Mental and social health are both affected by the living conditions but no straightforward mechanisms have yet been established. Although such impacts are broadly accepted, the concrete relationship between housing quality and well being has so far not been fully understood.
First results of the survey point out, that noise or ''noise comfort'' plays a decisive role in the general relationship between housing conditions and health. In particular night noise exposure (and therefore noise induced sleep disturbances) has to be assessed as a serious risk factor for domestic accidents and as a threat for health, especially for stress related diseases.
The design of the LARES study and the first findings related to nocturnal noise will be presented.
Bonnet, J.-C.
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Efficient Sound Package Design Using Statistical Energy Analysis with Optimisation Through Genetic Algorithm [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Rodriguez-Ahlquist and J.-C. Bonnet
[A]
Determining the best possible Vehicle Sound Package Design for a set of different acoustic loads is a delicate exercise of balance. Statistical Energy Analysis (SEA) has already proven to be a valuable tool for predicting whole-vehicle acoustic performance at medium and high frequencies. By combining efficient SEA modelling practices together with specially adapted optimisation algorithms, overall lead-times can be substantially reduced, assisting decision-making earlier in the acoustic development process.
Boone, M.M.
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On the Audibility of Spatial Reflection Changes in Relation to WFS [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M.M. Boone and H. Helleman
[A]
The WFS-principle is very well suited for sound rendering over a large listening area without the
limitations by a sweet spot. Even with the simplification of using line arrays of loudspeakers, the
resulting 2.5-D solution gives reliable results in many situations. Source directions are maintained
correctly as a result of the accurate wave front and distance perception by the addition of spatially
correct reflection and reverberation patterns. In relation to the latter an important question is how
accurate the recording or synthesis of spatial reflections and reverberation must be for a
perceptual transparent reproduction with WFS. A preliminary study has been carried out to find the
threshold of audibility of spatial variations in the position of a single reflection. It was found that
the minimum audible distance variation of a single reflection is 1 - 2 m, or 5 - 10 degrees,
depending on the spatial configuration, and whichever is the largest. From that result preliminary
conclusions can be drawn about the necessary resolution in recording and synthesis of reflection
patterns for WFS rendering.
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Audio-Visual Experiments on a Life-Size Videoconferencing System Combining Spatialized Audio and 2D Video Projection [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
W. de Bruijn and M.M. Boone
[A]
Spatialized reproduction of audio can in general greatly enhance the feeling of 'presence' for an audio-visual system such as a life-size videoconferencing system.
A very realistic spatialized audio reproduction, including a realistic reproduction of acoustic source distance, can for instance be obtained with the technique of Wave Field Synthesis. When such a sound reproduction technique is combined with conventional 2D video projection, this has effects on the resulting audio-visual experience of observers, which are not very easy to predict because of the complicated mechanisms of audio-visual interactions that are involved. Also, not all these effects are necessarily positive. Specifically, a mismatch between perceived auditory and visual source directions may occur for observers that are not in the ideal viewpoint of the 2D video projection.
This paper presents a series of subjective experiments that have been carried out to investigate these effects in the context of a life-size video conferencing system. Issues that were investigated include the need for vertical source resolution, correspondence of auditory and visual source positions, audio-visual source identification and overall impression of 'realism' of the audio-visual reproduction.
Results show that the non-identical perspectives of the audio and video reproductions indeed have a significant influence on subjects' evaluation of the total system and care has to be taken in the design of such audio-visual systems to avoid problems. A simple way to avoid severe problems is presented as well.
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Speech Intelligibility Enhancement in Hearing Aids, based on optimized Spatial Beam-Forming and Computational Auditory Scene Analysis [DAGA 2008 (Dresden)]
A. Schlesinger and M.M. Boone
[A]
For hearing aid design, the key parameter for an enhancement of speech intelligibility is the signal-to-noise ratio (SNR). During the last decade different signal-processing approaches successfully followed this guideline. This work combines two important branches, optimized beam-forming and computational auditory scene analysis.
The former has been implemented in the Hearing-Glasses, a long-standing research project at the TU Delft, improving the SNR by up to 9 dB.
Computational auditory scene analysis comprises the attempt to mimic the physiology of a healthy human hearing. In consideration of a computationally efficient algorithm that works in real-time and real-world scenarios, we opted for a binaural bottom-up approach.
The combined processing scheme has been implemented as a prototype in a virtual real-time and real-world room simulator. Initial listening tests show an improvement in SNR comparable to either of the underlying processing schemes alone.
Boonen, R.
-
Design of an active exhaust attenuating valve for internal combustion engines [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
R. Boonen and P. Sas
[A]
A procedure to design an an active exhaust attenuating valve for internal combustion engines is presented. The active exhaust system is designed using equivalent electrical circuits. First, an analog circuit of the global system is built. Herein, a model of the internal combustion engine, the exhaust ducts and a simplified active exhaust valve is included. A non-adaptive feedforward or collocated feedback controller is integrated to cancel the exhaust noise. As result from this simulation, the noise attenuation performance, the back pressure, the engine gas flow, the required flow-resistance of the attenuation valve and some other minor parameters are obtained. In the second stage, a detailed valve model is built in a separate electrical analog circuit. It includes the electrical, the mechanical and the flow-dynamic behaviour of the valve. The engine flow is applied to the flow-dynamic part of the valve and at the electrical side, a collocated feedback controller attenuates the pulsation of the engine flow. The dimensions of the valve, the valve head stroke, the dimensions of the electrical motor and the needed electrical power results from this simulation. After some optimization steps, the prototype valve can be designed. In the testing phase, experiments can be carried out to select a suitable controller (feedback or adaptive feedforward), followed by temperature and corrosion tests. The simulation procedure allows to design the active valve quickly and reliable. It reduces the number of prototypes and saves a lot of effort during the testing phase.
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Determination of the acoustical impedance of an internal combustion engine exhaust [DAGA 2002 (Bochum)]
R. Boonen and P. Sas
[A]
In this investigation, the acoustical impedance of an internal combustion engine is measured and simulated. The measurements are based on the two microphone transfer function method, which is described in the ISO/FDIS
10543-2. Some improvements are proposed to this procedure, concerning the determination of the speed of sound, the exact microphone locations and the correction for the deviation between the microphone responses. To prevent the engine to disturb the reflection coefficient, the engine is run with an electric motor and the intake is sealed. The simulations are carried out using electrical analog circuits, wherein geometrical data of the engine and the manifold is used. The simulation results correlates well with the measurement results. Also, some special cases are simulated, to determine the engine components which contribute primarily to its acoustical impedance.
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Development of a cold engine simulator to carry out acoustic and fluid-dynamic experiments with exhaust systems [DAGA 2002 (Bochum)]
R. Boonen and P. Sas
[A]
A cold engine simulator has been developed which generates realistic exhaust noise with the associated gas flow using compressed air. The device permits to carry out reliable experiments with new concepts of exhaust systems without taking precautions against the hot corrosive exhaust gases. The exhaust noise is caused by the discharge of the expanded gases into the exhaust line when the exhaust valve opens. The discharge time is such short, that the cylinder volume change due to the piston movement is negligible. The cold engine simulator consists of a regular engine block whose pistons are fixed at the bottom dead point. At the intake, compressed air is supplied at the same pressure as the pressure level at the end of an engine expansion cycle. The camshaft is run electrically. The result is a series of gas discharge pulses in the exhaust, which are very similar with the pulses of a regular engine. The acoustic impedance and the source spectrum are evaluated and compared with a regular internal combustion engine. This comparison shows that the cold engine simulator has similar characteristics as the engine.
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Determination of the acoustical impedance of an internal combustion engine exhaust [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Boonen and P. Sas
[A]
In this investigation, the acoustical impedance of an internal combustion
engine is measured and simulated. The measurements are based on the two
microphone transfer function method, which is described in the standard
ISO/FDIS 10543-2.
The method uses the transfer function between two microphones positioned
on a waveguide connected to the impedance to be measured.
Some improvements are proposed to this procedure, concerning the calibration of
the measurement setup. New corrections are proposed to eliminate the speed of
sound, the microphone locations and the the deviation between the microphone
responses.
The method is applied to measure the acoustical impedance of an engine.
The reflection coefficient at the engine exhaust is measured. From the
reflection coefficient, the acoustical impedance is determined.
To prevent the engine to disturb the reflection coefficient during the
measurements, the engine is run with an electric motor and the intake is
sealed.
The simulations are carried out using electrical analog circuits.
The circuits are built by analyzing the engine parts contributing to the
acoustical impedance. The electrical analog components are determined using
the geometrical data of the engine and the exhaust manifold.
The simulation results correlate well with the measured impedances .
Also, some special cases are simulated, to determine the engine components
which contribute primarily to the acoustical impedance.
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Design of an active exhaust attenuating valve for internal combustion engines [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Boonen and P. Sas
[A]
An active silencer to attenuate internal combustion engine exhaust noise is
developed. The silencer consists of an electrically controlled valve
connected to a buffer volume.
The pulsating flow from the engine is buffered in the volume and the valve
resistance is continuously controlled such that only the mean flow passes to
the atmosphere. This flow is free of fluctuations and consequently free
of sound.
The design of the active silencer is carried out using electrical analog
circuits.
First, the interaction between the active silencer and the engine will be
studied using an analog circuit including the combustion engine and
a linearized active silencer.
Then, a detailed valve model is built in a separate
electrical analog circuit. It includes the electrical, the mechanical and the
flow-dynamic properties of the actuator valve.
The actuator valve concept is then simulated, from which a
prototype can be constructed.
The active silencer has been tested on a cold engine simulator.
This device generates realistic exhaust noise with the associated gas flow
using compressed air.
The silencer can attenuate pulsations from engines at very
low revolution speed, without passive elements preconnected between the engine
and the active silencer. This is not possible using loudspeaker based active
silencers.
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Active Structural Acoustic Control of Repetitive Impact Noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Pinte, R. Boonen, W. Desmet and P. Sas
[A]
Industrial machines, which generate structure-borne impact noise, often produce noise levels exceeding the limiting levels, demanded by the regulations for noise emission. Until today, the research on active control focuses on harmonic noise. This paper presents the possibilities of active structural acoustic control of transient noise, produced by an impact excitation.
The presented research focuses on the development of feedback control algorithms. A linear time-invariant feedback controller was developed to drive the structural actuator. The performance of this time-invariant controller is limited for several reasons: time-variance of the controlled system, limited controller bandwidth, non-linearities,... However, when the transient noise consists of successive impacts that exhibit a repetitive character, it is possible to extend the developed time-invariant feedback controller with a learning behaviour, based on the additional information about the repetitiveness. As test case, a thick plate, excited by a hammer, is considered. The goal of the research is to reduce the structural transient noise, generated by a hammer impact on the plate, by applying control forces on the plate. An accelerometer measures the generated plate vibrations. This signal is sent to the input of the controller, which drives a structural actuator. At each impact, the residual vibrations measured by the accelerometer, which cannot be controlled despite the action of the feedback controller, are measured and stored in memory. At the next impact, the control signal for the structural actuator is adapted on the basis of the residual error at the previous impacts, such that the radiated noise is reduced.
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Calibration of the two microphone transfer function method to measure acoustical impedance in a wide frequency range [DAGA 2005 (München)]
R. Boonen and P. Sas
[A]
The acoustical impedance of a component (for example a silencer)is one of its most important characteristics. It is needed when acoustical simulations using lumped elements or electrical analog circuits are carried out. The calibration procedure for the two microphone transfer function method described in ISO 10534-2 is not sufficiently accurate in most cases.
In this research, a new calibration method for the two microphone transfer function method has been proposed such that acoustical
impedances can be measured with high accuracy over a wide frequency range. In this method, the estimation of the speed of sound has been eliminated. Next, in the calibration of the sensor mismatch, the deviation in sensor position after interchanging the pressure sensors has been taken into account. Finally, a recursive procedure has been proposed to refine the microphone position calibration. This refinement can be continued until the required calibration accuracy has been obtained. As result, the acoustical impedance of a component can be accurately determined.
-
New Calibration Method for the Two Microphone Transfer Function Method to Measure Acoustical Impedance in a Wide Frequency Range [DAGA 2006 (Braunschweig)]
R. Boonen and P. Sas
[A]
The acoustical impedance of a component (for example a silencer) is one of its most important characteristics. It is needed when acoustical simulations using lumped elements or electrical analog circuits are carried out. The calibration procedure for the two microphone transfer function method described in ISO 10534-2 is not sufficiently accurate in most cases. It is necessary to calibrate the sensor positions for accurate measurements in the high frequency range.
In this research, a new calibration method for the two microphone transfer function method has been proposed such that acoustical impedances can be measured with high accuracy over a wide frequency range. In this method, the estimation of the speed of sound has been eliminated.
The microphone calibrations have been performed in amplitude as well as in position with respect to a reference section simultaniously. First, the sensor positions are estimated from the measured transfer function between the microphones. Then, these positions are refined using a recursive procedure until the required calibration accuracy has been obtained. As result, the acoustical impedance of a component can be accurately determined.
Finally, the results obtianed on an experimental setup, on which the new calibration method will be verified, will be presented.
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Error corrections for the calibration of the two microphone transfer function method for acoustic impedance measurement [DAGA 2007 (Stuttgart)]
R. Boonen, P. Sas and W. Desmet
[A]
In many acoustic simulations, particularly when using lumped parameter models
or electrical analog circuits, the acoustic impedance of a component needs to
be determined accurately. A widely used acoustic impedance measurement method
is the 'two microphone transfer function method', which is standardized in
ISO-10534-2. When the acoustic impedance is needed over a wide frequency band
of several decades, this method faces some limitations.
In this research, the two microphone transfer function method has been enhanced.
A combination of experiments and simulations is used to trace the errors
sources and to find compensations for these errors. The error sources which
have been traced are position errors of the microphones, wave damping in the
measurement duct and deviations between the subsequent measurements of the
different transfer functions. For these error mechanisms, compensation methods
are proposed. The new measurement method has been set up such that corrections
for the sensor mismatch, the finite microphone diaphragm dimensions and the
speed of sound have been avoided.
The resulting method allows acoustic impedance measurements with high accuracy
in a wide frequency range. To demonstrate the capabilities of the improved
method, some material samples have been measured compared with analytical
models. In future research, the impedance measurement method will be expanded
to make measurement under flow conditions possible.
Booz, G.
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Interior Vehicle Sound Composition: Wind Noise Perception [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Bodden, G. Booz and R. Heinrichs
[A]
Interior vehicle sound is composed of three major components: engine, road&tires, and Wind noise. The role of the balance of these three components was investigated first. The main focus was then set on wind noise perception. A typical characteristics of wind noise are temporal variations caused by the outdoor and driving condition, which are perceived as signal fluctuations. Customer perception of these fluctuations was investigated by means of listening studies and a customer forum.
Bopda, E.
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Optimierung der Meßparameter für die funktionelle Magnetresonanztomographie des auditorischen Systems [DAGA 2006 (Braunschweig)]
S. Uppenkamp, K. Batsalaruban, E. Bopda and G. Hoiting
[A]
Das Hauptproblem für die Untersuchung des auditorischen Systems mit der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) ist der Lärm, den der MR Tomograph bei der Datenaufnahme produziert. Je nach verwendeter Bildgebungssequenz können Schalldruckpegel am Kopf der Versuchsperson zwischen 90 und 110 dB SPL entstehen. Ein Versuchsparadigma, mit dem der negative Einfluß auf die gemessenen Aktivierungskarten weitgehend minimiert wird, ist das sogenannte ''sparse temporal sampling'' (Hall et al., Human Brain Mapping, vol. 7, pp. 213-223, 1999). Dieses Paradigma erhöht jedoch die erforderliche Meßzeit, so daß umfangreiche Experimente mit verschiedenen Stimulusbedingungen nur schwer realisierbar sind, da die Probanden in einem Durchgang nicht für mehr als eine Stunde untersucht werden können. In dieser Studie wurde der Einfluß der beiden MRT-Meßparamter TR (time of repeat = Datenrate, mit der eine Sequenz von Schichtbildern aufgenommen wird, 6-10 sec) und TE (time of echo, 39-77 ms) auf die gemessenen Aktivierungskarten im auditorischen System untersucht. Eine zu starke Verkürzung von TR verschlechtert das Verhältnis von Stimuluspräsentation zu Scannerlärm, so daß die gesuchte Aktivierung möglicherweise nicht mehr meßbar ist. Die Verkürzung von TE erlaubt zwar eine schnellere Datenaufnahme für jede einzelne Schichtaufnahme, hat jedoch einen großen Einfluß sowohl auf den Pegel des Störgeräusches als auch auf den Bildkontrast zwischen den unterschiedlich aktivierten Regionen des Gehirns.
Bopp, U.
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Ungestörter Musikgenuss im Stadtcasino Basel dank über 20 dB Reduktion von Strassenbahnimmissionen [DAGA 2008 (Dresden)]
U. Bopp
[A]
Über Jahre hinweg wurde der Musiksaal in Basel durch den Strassenbahnverkehr stark beeinträchtigt. Der abgestrahlte Körperschall erreichte im tief- und mittelfrequenten Bereich Pegel von 46 dB(A).
Mit einer aufwendigen Isolation, bestehend aus einer Kombination von leichtem Masse-Feder-System auf PUR-Schaum und schwerem Masse-Feder-System auf Stahlfedern, wurden die Gleisanlagen saniert und damit eine Reduktion des Luftschallpegels um 22 dB und mehr im Musiksaal erreicht.
In diesem Beitrag werden das eingesetzte System, die Probleme bei der Umsetzung und die Ergebnisse der Abnahmemessung vorgestellt.
Borello, G.
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Combining Finite Element and SEA Approach in Vibroacoustic Analysis [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Borello, A. Courjal and R. NGuyen
[A]
Statistical Energy Analysis (SEA) is a powerful approach for predicting vibracoustic trends in the high frequency domain. This method is nevertheless limited by the extensive use of analytical representation for computing SEA parameters and fails to provide accurate results when structural complexity increases (car bodies, stiffer parts of structures...). Finite Element modelling (FE) can be involved in the predicting SEA scheme to provide more realistic SEA parameters. Using inverse SEA techniques applied to FE forced solutions, SEA model can be built from FE data and provide accurate models for structure borne sound. This virtual SEA methodology will be demonstrated on examples taken for automotive and aerospace industries.
Boretzki, M.
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Anpassung zentraler Hörsystemeigenschaften [DAGA 2005 (München)]
J. Tchorz and M. Boretzki
[A]
Moderne Hörgeräte verfügen über eine Vielzahl an Parametern, die im Rahmen der Anpassung eingestellt werden können. Diese Parameter legen neben der Verstärkung eine ganze Reihe weiterer Hörgeräteoptionen fest. In einer retrospektiven Studie wurde anhand einer großen Anzahl von Anpassungen untersucht, in welchem Maß diese Parameter in der Praxis verwendet und verstellt werden. Dabei standen drei Fragestellungen im Vordergrund: a) inwieweit stimmen die vorberechneten Verstärkungsparameter mit den letztlich gewählten Einstellungen überein, b) werden zusätzliche Einstellungsmöglichkeiten aktiv genutzt, oder blieben die ''default'' Einstellungen unverändert, und c) konvergiert die eingestellte Verstärkung im Verlauf der Feinanpassungstermine auf einen bestimmten Wert, oder erscheinen die Verstärkungsänderungen eher unsystematisch? Die Ergebnisse haben einen unmittelbaren Einfluss auf die Entwicklung neuer Strategien zur Anpassung von Hörgeräten. In den letzten Jahren haben hörproblemorientierte Anpass-Werkzeuge Einzug in die Anpass-Methodik gehalten. Sie ergänzen die klassischen Hörgeräteparameter-orientierten Anapss-Funktionen. Die jüngsten Entwicklungen und ihre Bedeutung für die Anpass-Methodik werden vorgestellt.
Borgmann, R.
Borisyuk, A.
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Prediction of Far-Field-Sound from Turbulence near Plate in Flow Using Wall Pressure Fluctuations as the Source Model [DAGA 2003 (Aachen)]
A. Borisyuk and P. Költzsch
[A]
In this work, a method is developed for the prediction of noise produced by turbulent flow near trailing edge of a streamlined plate. It is based on the Green's function technique and the methods of spectral and correlation analysis. The cases of inhomogeneous and homogeneous turbulence are considered, and the corresponding (compact) expressions are developed relating the spectral characteristics of the noise field to those of the turbulent wall pressure fluctuations, such as the cross-spectrum and wavenumber-frequency spectrum. The main advantage of these expressions over those obtained by other researchers is that, firstly, they use the wall pressure (rather than the Lighthill's stresses) as the noise sources and, secondly, they allow the use of the available wall pressure models. Furthermore, the method allows principally the use of the wall pressure data obtained from the numerical techniques, such as LES and SNGR techniques. For the case of homogeneous turbulence, predictions of noise are made for the typical aircraft parameters, the wall pressure fluctuations models of Corcos, Chase, Ffowcs Williams and Smol'yakov & Tkachenko being used. The estimates agree reasonably well with those found in the scientific literature.
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On Noise Production by a Limited Region of Turbulence in a Circular Rigid-Walled Pipe [DAGA 2005 (München)]
A. Borisyuk
[A]
A general theory of noise production by a limited region of
turbulence in an infinite straight rigid-walled pipe of a circular cross-section is developed, and the quantitative relationships between the characteristics of the noise field generated and the parameters of
pipe and turbulent flow are established. The problem is solved via
the use of the modal analysis and the Green's function technique, as well as the methods of correlation and spectral analysis. Turbulent flow
is modelled by the distributed quadrupole and dipole sources (whose
characteristics are assumed to be known), and the cases of
homogeneous and non-homogeneous turbulence are considered.
It is shown that the noise energy does not decrease as the distance
from the turbulent sources increases, and is a sum of the energies of
the acoustic modes of pipe. The acoustic mode energy consists of the
three parts herewith. The first part is the energy generated by the
volume quadrupoles, the second part results from the surface dipoles,
and the third part is due to interaction of the quadrupoles and
dipoles. An order of magnitude analysis of these parts is carried out
for different values of the flow Mach number, and the corresponding
simplified expressions for the acoustic power are obtained.
Bork, I.
-
Raumsimulationsprogramme in der Praxis [DAGA 2000 (Oldenburg)]
I. Bork
[A]
Die Leistungsfähigkeit raumakustischer Simulationsprogrammen hat in den letzten Jahren auch durch Entwicklungen auf dem Hardwaresektor erheblich zugenommen. Bei der Entscheidung für ein bestimmtes Programm sind verschiedene Kriterien zu berücksichtigen, die sowohl von der Aufgabenstellung (Planung, Beschallung, raumakustische Korrekturen, Auralisation) als auch von der Bedienbarkeit der Software bestimmt werden. Die Analyse der Berechnungs- ergebnisse verschiedener Programme, die beim 2. Internationalen Ringvergleich (Round Robin) teilgenommen hatten, zeigt den Einfluß der vereinfachenden Annahmen auf die Rechenergebnisse insbesondere bei tiefen Frequenzen. Bei Anwendungen in kleinen Räumen wird daher neben den üblichen rein energetischen Berechnungen der Einsatz anderer Rechenverfahren erforderlich (z.B. BEM, FEM).
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Raumsimulation zwischen Theorie und Praxis [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
I. Bork
[A]
Raumsimulationsprogramme haben sich mittlerweile zu einem wertvol-len Hilfsmittel für Raumakustiker entwickelt. Zur Nutzung aller vorhan-denen Simulationsmöglichkeiten fehlen den Anwendern zurzeit noch Daten zur Beschreibung der Schallquellen und des Reflexionsverhal-tens (Absorption und diffuse Streuung) unterschiedlicher Materialien. Daher wird beabsichtigt, entsprechende Datensammlungen zusam-menzustellen und über das Internet allgemein verfügbar zu machen. Die Aufbereitung von Richtcharakteristiken der Musikinstrumente spe-ziell für Raumsimulationsprogramme erfordert einige Kompromisse, da bei der oktavweisen Bearbeitung grobe Mittelwertbildungen vorzuneh-men sind. Erfahrungen im 2. Ringvergleich von Raumsimulationspro-gramme (Round Robin) dienen zur Vorbereitung weiterer Angebote für Entwickler und Anwender: Hierzu gehören ein einfacher Referenzraum mit definierten Oberflächendaten, ein Musikstudio sowie Vergleichs-möglichkeiten von berechneten Auralisationen mit realen Klangaufnah-men bei Lautsprecherbeschallung.
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Bericht vom 3. Ringvergleich zur Raumakustischen Simulation [DAGA 2002 (Bochum)]
I. Bork
[A]
Die positiven Erfahrungen beim II. Internationalen Round Robin zur raumakustischen Simulation führten bei allen Beteiligten zu dem Wunsch nach weiteren Möglichkeiten, Berechnungsergebnisse mit Messungen zu vergleichen. Beim III. Round Robin wurde als Simulations/Messobjekt das Musikstudio der PTB ausgewählt; dadurch ergaben sich Möglichkeiten, neben den raumakustischen Parametern nach ISO 3382 auch weitere relevante Größen zu messen: Mit Hilfe von Modellmessungen wurden die Streugrade der Deckenkonstruktion sowie einer Holzwand mit Tiefenabsorbern bestimmt. Der globale Absorptionsgrad dieser Wand konnte durch gleichzeitige Messung der Einzelelemente im Hallraum bestimmt werden. Weiterhin kamen In-situ-Messverfahren zur Absorptionsgradbestimmung zum Einsatz. Die Ergebnisse der Messungen sowie der verschiedenen Phasen der Raumsimulationen werden auf der Webseite der PTB (http://www.ptb.de/de/org/1/14/1401/_index.htm) allen Interessenten zugänglich gemacht.
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Simulation der Schallabstrahlung eines Flügel [DAGA 2003 (Aachen)]
I. Bork and M. Kern
[A]
Einer der Schwachpunkte elektronischer Klaviere ist die Schallabstrahlung über herkömmliche Lautsprechersysteme. Der Vergleich mit den Abstrahlbedingungen beim dipolartig wirkenden Resonanzboden zeigt einige prinzipbedingte Unterschiede, die vor allen Dingen die Richtcharakteristik betreffen. Auch das Einschwingverhalten der Lautsprecher im Grundtonbereich begrenzt die natürliche Wiedergabe der sehr kurz einschwingenden Klaviertöne. Es wurden verschiedene Ansätze verfolgt, um das Abstrahlverhalten dem des realen Instrumentes anzupassen. Neben der Verwendung von Biegewellenwandlern in ebenen Schallwänden wurden auch Möglichkeiten der Wellenfeldsynthese untersucht.
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Vergleich von Rechnung und Messung beim 3. Ringvergleich zur Raumakustischen Simulation [DAGA 2003 (Aachen)]
I. Bork
[A]
Das Musikstudio der PTB ist mit einem Volumen von ca. 400 m für Berechnungen auf der Basis geometrischer Akustik ein relativ kleiner Raum und erfüllt für tiefe Frequenzen nicht die nötigen Voraussetzungen zur Anwendung von Raumsimulationsprogrammen. Trotzdem konnten im Rahmen des 3. Internationalen Round Robins teilweise sehr gute Übereinstimmungen zwischen Rechnung und Messung der raumakustischen Parameter festgestellt werden. Abweichungen im tiefsten betrachteten Frequenzbereich (125 Hz Oktave) an einer einzelnen Sender-Empfängerkombination konnten auf Welleneffekte zurückgeführt werden, die eine starke Abhängigkeit des Parameters D50 vom Messort bewirken.
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Evaluation of room acoustical simulation software [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
I. Bork
[A]
For comparing room acoustical simulation programs several aspects have to be considered: on the one hand the accuracy of calculations of room acoustical parameters can be checked with prescribed input data as done in the three round robin tests which have been carried out until now. On the other hand, quality criteria for such programs are also: the features for displaying results, auralisations (online/offline) and the usability. The methods used during the round robins will be discussed. The influence of the applied calculation algorithms on the results cannot be derived from this comparison; deviations from measured values can be referred to inaccuracies in measurements or to the limits of geometrical acoustics at low frequencies. It also revealed that only skilled software users are able to get correct results even for simple models.
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Evaluation of microphone positions for music and speech recording by auralisation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Babazadeh and I. Bork
[A]
For the quality of a music recording the room properties and the positions of the microphones are crucial. Systematic investigations have been carried out comparing measured and simulated binaural sounds at well defined positions relative to the sound source, a loudspeaker with omnidirectional or normal directivity resp.. Pink noise, sounds of musical instruments and male voice were used as test signals in two rooms: a concert hall and a recording studio. The well audible differences of the different positions could be related to the calculated room acoustical parameters according to ISO 3382 as well as to particular recording conditions (wall reflections). It could also be shown that the calculated sounds match the real recordings to a high degree which enables future experiments based on simulations only.
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Auralizing Auditoria in North Portugal: Two case studies [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Ribeiro, I. Bork and F. Martins
[A]
This paper deals mainly with auralization performed in two auditoria: one highly absorbent mainly for cinema presentations but also used for music concerts (CMM), the other much more reflective, mainly used for musical theatre performances (TECA).
Our main objectives were to evaluate their sound quality and how that sound is related to architectural and acoustical properties of the two auditoria.
First we will present and compare acoustical objective parameters values obtained by in situ measurements and by room acoustic prediction software.
Secondly we will compare the results from analysis of the impulse responses obtained by performing binaural auralization: a) over measured impulse responses in the real rooms using a real-head technique; b) over computer simulated impulse responses using room acoustic prediction and auralization software.
Finally we will compare the subjective experience of listening directly to the measured and to the generated IR and after their convolution with anechoic recordings obtained from audio libraries. Further, a real sound recording with loudspeakers, as sound sources, will also be used.
As a conclusion, we will comment the difficulties experienced and, based on our own and very recent incursion in this area, the real possibilities to use auralization for detecting some acoustical and undesirable phenomena, like flutter echoes and virtual source displacement and make them audible for architects.
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Modalanalyse stehender Wellen [DAGA 2005 (München)]
I. Bork
[A]
Die Schalldruckverteilung in kleinen Räumen bestimmt besonders bei tiefen Frequenzen die Messergebnisse bauakustischer Kenngrößen. Der Frequenzgang akustischer Übertragungsfunktionen zwischen Lautsprecher und Mikrofon wird ganz wesentlich durch die Raumgeometrie und die damit verbundenen Raumresonanzen (Moden) geprägt. Abgesehen vom idealen Quaderraum ist eine Berechnung des Schallfeldes nur mit hohem mathematischen Aufwand (FEM/BEM) möglich. Daher wurde anhand modalanalytischer Auswertungen von gemessenen Übertragungsfunktionen versucht, von exemplarischen Punktmessungen auf das Gesamtschallfeld zu schließen. Die räumliche Darstellung nach Betrag und Phase für einen leeren Quaderraum zeigt eine sehr gute Übereinstimmung von Theorie und Praxis, während im möblierten Raum der Einfluss von Störkörpern deutlich wird. Genauere Analysen der gemessenen Übertragungsfunktionen erlauben darüberhinaus auch Aussagen über Absorberwirkungen von schwingungsfähigen Raumbegrenzungen.
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Auralisation bei tiefen Frequenzen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
I. Bork
[A]
In kleinen Räumen wird das Schallfeld unterhalb der Schröderfrequenz durch die modale Struktur der Raumresonanzen geprägt. Es kann in jedem Punkt und für jede Frequenz auf die additive Überlagerung der Raummoden zurückgeführt werden. Sind die räumlichen Schalldruckverteilungen der Moden, ihre Frequenzen und die zugehörigen Dämpfungen bekannt, ist das Schallfeld überall berechenbar. Für den idealen Rechteckraum sind die Berechnungen vergleichsweise einfach, und es wurde ein Programm erstellt, das die Wirkung der Resonanzen auf die Wiedergabe beliebiger Signale (insbesondere Musik und Sprache) hörbar macht. Die Anwendung auf nicht rechteckförmige Räume erfordert dagegen höheren mathematischen Aufwand (FEM/BEM), schränkt aber die Auralisationsmöglichkeiten nur durch höhere Rechenzeiten etwas ein.
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Subjective evaluation of diffuse sidewall reflections in a concert hall model [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Ribeiro and I. Bork
[A]
Subjective evaluation of diffuse sidewall reflections in a concert hall model
In a computer model of a simple shoebox shaped concert hall, the audibility of side wall reflections with varying degrees of scattering coefficients has been investigated. Two different sound source configurations were applied: a monophonic representation of a trumpet player in the middle of the stage and a stereophonic reproduction of orchestral music via two omnidirectional sound sources on both sides of the stage. The frequency dependent absorption of the room surfaces was chosen in such a way that the reverberation time approached that of the Vienna Musikvereinsaal. The effects of the degree of scattering on the two source signals was significantly different: while for the solo trumpet the variation of scattering was clearly audible, the stereophonic source configuration showed only small changes in sound quality (e.g. apparent source width). The reason for this can be explained by the higher density of early reflections in the case of two sources in contrast to the single source
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Akustische Eigenschaften eines Auditoriums in einem Großraum [DAGA 2008 (Dresden)]
I. Bork
[A]
Das Städtische Museum Braunschweig wird wegen seiner guten raumakustischen Eigenschaften sowohl für Vortragsveranstaltungen als auch für Musikdarbietungen genutzt. Wegen anstehender Umbaumaßnahmen wurden Messungen durchgeführt, die den derzeitigen Zustand dokumentieren sollten. Hierzu wurden Impulsantworten aufgenommen, die nicht nur zur Bestimmung der Raumakustischen Parameter dienten, sondern auch binaurale Auralisationen ermöglichen. Als raumakustische Besonderheit gilt die Einbettung eines relativ kleinen Auditoriums in einen Raum von 10000m. Die räumliche Trennung wird durch eingefügte Zwischenebenen realisiert, die dank ihrer absorbierenden Oberflächen trotz einer Nachhallzeit von bis zu 3,5s gute Deutlichkeitswerte im Auditorium bewirken.
Bork, S.
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Richtlautsprecher zur Dialogunterstützung im Fahrzeug [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H. Opfer, S. Bork and G. Seitz
[A]
Im alltäglichen Gebrauch von akustischen Kommunikationssystemen im Fahrzeug stellen Nebengeräusche, wie Roll-, Wind-, und Motorgeräusche, hohe Anforderungen an die Systeme. Daraus resultiert zum Teil eine eingeschränkte Sprachverständlichkeit bei Telefonaten, Verkehrs- und Navigationsansagen. Eine Kompensation durch höhere Lautstärkewahl führt meist zu Belästigung der anderen Fahrzeuginsassen. Die Untersuchung ermittelt die Sprachverständlichkeit im Fahrzeug mit herkömmlichen Lautsprechern im Vergleich zu jener, die mit Einsatz von Richtlautsprechern erzielt werden kann. Insbesondere das Potential für den Einsatz im Digital Voice Enhancement-System von Volkswagen soll untersucht werden. Infolgedessen werden Studien im NVH-Simulator der Volkswagenkonzernforschung durchgeführt, mit dem Ziel zunächst die erhaltenen Messergebnisse abzusichern und anschließend Szenarien zu entwickeln, um z.B. Sprachdialoge in Anwendungen zu optimieren.
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Digitale Sprachverbesserung für Automobile [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Schucht, S. Bork and A. Meier
[A]
In Fahrzeugen mit mehr als zwei Sitzreihen leidet die Sprachkommunikation zwischen den Insassen aufgrund verschiedener Einflussgrößen wie z.B. Fahrgeräusch, akustische Bedämpfung der Kabine, Hörentfernung, Reflexionen, Nachhalldauer, etc.. Eine geringe Höranstrengung zur Sprachkommunikation während der Fahrt ist jedoch als wesentliches Komfortmerkmal zu nennen.
Das vorgestellte Verfahren löst diese Problematik mithilfe zweier Übertragungswege in der Fahrzeugkabine. Der Beitrag zeigt eine spezielle akustische Auslegung der Wandlerkomponenten, bei der die Rückkopplungsgefahr von Mikrofon zu Lautsprecher verringert wird. Die Signalverarbeitung beinhaltet eine Rauschreduktion in 128 Frequenzbändern, wobei auf ein adaptives Rauschmodell verzichtet und damit eine schnelle Anpassung ermöglicht wird. Des Weiteren sind die Funktionen eines spektralen Mikrofon-Gates und einer Feedback-Reduktion realisiert. Die gefilterten Sprachsignale steuern eine Pegelwaage, die ein bidirektionales Sprechen erlaubt und gleichzeitig eine übermäßige Pegelerhöhung im Betrieb verhindert. Besondere Maßnahmen wurden zur Frequenzgang- und Zeitentzerrung umgesetzt. Neben der Ausnutzung des Haas-Effekts zur korrekten Lokalisation des Sprechers kommt eine terzbasierte Hörbewertung mit Burst-Signalen zur Anwendung, um gleichzeitig eine optimierte Entzerrung für unstetige und eingeschwungene Signale zu berücksichtigen. Dabei wird der vorhandene Luftschall um das elektroakustische Signal lediglich ergänzt, damit ein natürlicher Sprachklang entsteht. Die Entzerrung ist damit genau für eine gewünschte Sprachverstärkung gültig. Das System wurde in ein dreireihiges Testfahrzeug verbaut, parametriert und beurteilt.
Borkowski, M.
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Ultrasonic investigation of 'Pseudo-Stable' structure in water mixtures [DAGA 2002 (Bochum)]
B. Linde, J. Soroka and M. Borkowski
[A]
The velocity of ultrasound and density were measured in the mixture of several organic compounds and water in the temperature ranges 283 - 308K. From these results the adiabatic compressibilities were calculated from the Laplace's equation. The compressibility dependencies on the temperature and concentration are presented as group of isotherms with one common point of intersection. Such relation between adiabatic compressibility and concentration and temperature indicates the formation of a liquid ''stable'' structure which we have tried to compare with the solid clathrate formation. It is usually noticed in low molar concentration - 0.03 - 0.05 but it is difficult to explain why such a big structure could exist in liquids. Such a structure was suggested by Baumgarten & Atkinson as well as by Endo, although their interpretation was different. The first authors relate the formation of clathrate structure to the minima of the compressibility isotherms but according to Endo the intersection of the compressibility isotherms are related to such a structure. An other minimum or an inflextion point occur at higher concentrations of organic liquids (the mole fraction about 0.7) at different temperatures. This, however, has not been elucidated yet and is presumed to result from the formation of some structures. It is not yet explained.
Bormann, V.
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Sprachverständlichkeit in Schulen bei Hörminderung [DAGA 2003 (Aachen)]
V. Bormann, R. Heinecke-Schmitt and G. Fuder
[A]
Eine ganzheitliche ergonomische Gestaltung von Unterrichtsräumen unter Beachtung von kombinierten Effekten zwischen den arbeitshygienischen Faktoren wie Schall, Beleuchtung, Luftschadstoffe usw. fördert die Schaffung gesundheitserhaltender sowie leistungs- und persönlichkeitsförderlicher Umgebungsbedingungen für die Schüler. Weltweit wird über eine schlechte Sprachverständlichkeit in Unterrichtsstätten geklagt. So z.B. wird aus den USA über viele Klassenräume berichtet, in denen die Sprachverständlichkeit selbst bei Normalhörenden nur bei 75 % und darunter lag. Vielfach beobachtete zu hohe Nachhallzeiten des Raumes ebenso wie zu hohe Hintergrundgeräuschpegel, verursacht durch die Schüler selbst, durch audiovisuelle Unterrichtsmittel, Gebäudetechnik, Verkehrslärm, Geräusche aus Nachbarräumen usw., können die Sprachverständlichkeit und somit die Effektivität des Unterrichts erheblich verschlechtern. Mehr noch als bei Normalhörenden hat bei Personen mit Hörschäden und mit Hörgeräteversorgung eine zu lange Nachhallzeit großen nachteiligen Einfluss auf die Sprachverständlichkeit. Ein zu hoher Anteil von Seitenreflexionen kann bei ihnen erheblich die Quellenortung und damit die Sprachverständlichkeit erschweren. Verfahren zur Vorausberechnung der akustischen Gesamtsituation des Raumes im Zusammenhang mit Modellen zur Vorhersage der Sprachverständlichkeit, die auch im Falle von Hörbeeinträchtigungen hinreichend geeignet sind, sollten unumgängliches Mittel bei der Planung von Klassenräumen sein. Mit raumakustischen und unterrichtsorganisatorischen Maßnahmen sowie mit einer Anpassung der Pädagogen, insbesondere ihrer Sprechweise, an die Situation im Umgang mit hörbeeinträchtigten Schülern, kann eine Verbesserung der Sprachverständlichkeit erzielt werden.
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Thoughts about Optimization with Subjective Design Goals (with Examples from Acoustics) [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Költzsch and V. Bormann
[A]
For a machine, the optimal developmental goal can be established by the highest efficiency or the least fuel consumption. These criteria can be judged objectively. If there are more criteria crucially, then the Pareto Optimization might be an initial step for such a solution, or the human has to make a decision based on his purpose. Compared with acoustics, there are numerous problems, where the achievement of 'objective optimization' rests (almost) exclusively on subjective evaluation. A classical problem is the good concert hall acoustics; however, optimal adjustment of hearing aids, subjective evaluation of walking noise, and the quality of loudspeakers or musical instruments, are further examples.
There are methodological questions for such optimization problems: What exactly is that subjective criteria for the establishment of the optimal result? Is the subjective evaluation, with regard to design goals, only the expression for a still unfinished scientifically cognitive process? Which influence does the test person's skills (experts, nonprofessionals) have on the optimal result? Why do the experts' judgments scatter more frequently, and why do nonprofessionals' judgments match better? Why do nonprofessionals find the same optimal or even better results as experts do for some optimization problems, with limited knowledge or rather bounded rationality? How must nonprofessionals be asked?
Optimizations with subjective design goals are multi-criterially, fuzzily, and they are an example for the problem of bounded rationality. About those thoughts (questions mentioned above), a project has been prepared together with psychologists.
Borsch-Galetke, E.
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Räumliche und zeitliche Bedingungen der Belästigungswirkung von Verkehrslärm – Untersuchungsergebnisse aus Deutschland und der Schweiz [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Kastka, T. Meloni, F. Fischer, J. Münch and E. Borsch-Galetke
[A]
Das Konzept der globalen Belästigung, mit dem Anwohner undifferenziert mit einer einzigen Angabe ihre Beeinträchtigung durch eine Lärmquelle beschreiben, berücksichtigt nicht Unterschiede in der Störempfindlichkeit von Anwohnern gegenüber dem Lärm nach Ort und Zeit und möglichen Schutzeffekten wie dem Schließen von Fenstern. In zwei Untersuchungen - einer Schweizer zur Wirkung von Straßen- und Eisenbahnlärm und einer Deutschen zur Wirkung von Fluglärm am Flughafen München - wurde die Frage behandelt, ob und in welchem Umfang Unterschiede der Belästigungswirkung im Innen- und Aussenbereich der Wohnung tags und nachts vorliegen. Für den Wohnbereich wurde außerdem untersucht, welchen Einfluß die Fensterstellung auf die Belästigung durch Lärm hat, und wie diese Unterschiede Tags und Nachts ausfallen. In der Schweizer Studie wurden zur Wirkung von Schallschutzwänden und Fenstern 504 Anwohner aus 17 Untersuchungsgebieten der deutsch- und französischsprachigen Schweiz telephonisch befragt. Berechnet wurden die individuellen Belastungen zu jeder Wohnung mit und ohne Lärmschutzwände und die Dämmleistung der Wände für Tag- und Nachtverkehr. Das Pegelmittel betrug tags nach dem Bau der Lärmschutzwände 58 dB(A) Leq, vor dem Bau 64 dB(A). Die Dämmleistung der Anlagen lag im Mittel bei 6 dB(A, (Range 0 -17dB(A). Die Belastung nachts lag durchschnittlich um 8 dB(A) tiefer. Das Pegelmittel der Kontrollstichprobe lag bei 63 dB(A). In einer Untersuchung am Flughafen München wurden 775 Anwohner an 25 Untersuchungspunkten an allen Flugrouten, die Siedlungsgebiete tangieren, befragt. Die Pegel wurden mit einem Rechenmodel als Leq für Tag- und Nachtbelastung durch Fluglärm bestimmt. Tags waren die Anwohner im Mittel über alle Stichproben mit 46 dB(A), nachts mit 36 dB(A) Fluglärm belastet. Ergebnisse beider Untersuchungen: Die Gesamtbelästigung der Anwohner wird beherrscht durch die Belästigung im Aussenbereich und die Innenraumsituation bei offenem Fenster tags. Bei geschlossenen Fenstern liegt in allen Gebieten die Belästigung unter 10 % HA. Erst ab 5 dB(A) Dämmleistung der Wände ist eine Verminderung der Belästigung nachweisbar, ab 10 dB(A) und mehr ist eine starke Verbesserung der Wohnsituation beobachtbar: Als Folge der Dämmleistung der Wände wird die Belästigung bei offenen Fenstern tags und nachts stark reduziert, ebenso die Belästigung im Aussenbereich (Balkon, Garten). Die Gestaltung der Wände spielt keine wesentliche Rolle, die Zweckerfüllung ist in den Augen der Anwohner durch starke Dämmleistung gegeben. In beiden Studien zeigt sich eine Differenz von etwa 10 dB(A) Leq bzgl. der Tag- Nachtempfindlichkeit der Anwohner gegenüber Lärm.
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Untersuchungen zu Kriterien und Richtwerten für die erhebliche Belästigung von Anwohnern durch Fluglärm an den Flughäfen Frankfurt, Düsseldorf und München [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Kastka, N. Anduleit, U. Hofbauer and E. Borsch-Galetke
[A]
Für die Bewertung von Belästigung durch Lärm in Wohngebieten nach dem wichtigen Kriterium der Erheblichkeit liegen bisher keine konzeptionell und empirisch abgeklärten Vorstellungen vor. Belästigung durch Fluglärm beeinträchtigt die mit Wohnen umschriebenen Alltagsaktivitäten des Menschen, zu denen wesentlich Ruhe und Erholung gehören. Unklar ist, wie sich globale Belästigungsreaktionen bzgl. Gesamtlärm von nach Wohnfunktionen differenzierteren Belästigungsreaktionen bzgl. Tag- und Nachtlärm und in Abhängigkeit von der Fensterstellung sowie dem Aufenthalt im Aussenbereich/Wohnumfeld unterscheiden. Kriterien der erheblichen Belästigung werden an Hand neuer Ergebnisse, die die Beziehung '' Fluglärm - Wohnen - Belästigung'' analysieren, entwickelt. Eine obere Grenze der erheblichen Belästigung wird definiert, bei der Schutzmassnahmen erforderlich werden. Eine untere Grenze kennzeichnet die schwache oder zumutbare Belästigung, bei deren Überschreitung Schutzmassnahmen angedacht werden müssen. Ausgangspunkt bei Bearbeitung des Problems der oberen Grenze ist die Annahme, dass dann in einem Wohngebiet eine erhebliche Belästigung vorliegt, wenn die Anwohner mit mindestens 50 % Wahrscheinlichkeit eine starke Lärmbelästigung durch die Lärmquelle - hier Fluglärm - aufweisen. Dieses Kriterium kennzeichnet den Bereich der Belästigung, bei dessen Überschreitung die Nutzung eines Gebiets als Wohngebiet in Frage gestellt ist, da Wohngebiete, in denen mehr als die Hälfte der Anwohner stark belästigt sind, für Zwecke des ruhigen Wohnens ungeeignet sind. Bei geschlossenen Fenstern sollten tags wie nachts Kriteriumswerte von maximal 10% stark belästigten Anwohnern vorliegen, wie man sie auch in unbelasteten Kontrollgebieten vorfindet. In diese Richtung geht der Schutzanspruch bzgl. des passiven Lärmschutzes, der aber bzgl. Aussenbereich und der Wohnsituation bei offenem Fenster nicht vollständig befriedigende Lösungen der Belästigungsproblematik bringt. Als Kriterium für die untere Grenze der erheblichen Belästigung sehen wir die Situation an, in der mehr als die Hälfte der Anwohner bei offenen Fenstern nicht oder nur schwach belästigt sind, denn eine geringfügige Belästigung ist grundsätzlich zumutbar. Diese Konzepte werden an den empirischen Daten aus mehreren neuen Felduntersuchungen an den Flughäfen Frankfurt, München und Düsseldorf überprüft, bei denen insgesamt mehr als 3000 Anwohner zu Fluglärm systematisch befragt wurden und deren Belastung als Leq und Anzahl relevanter Flugereignisse (NAT70) für Tag und Nacht bestimmt wurde. Tags liegt die untere Schwelle der erheblichen Belästigung bei 55 dB(A) Leq3 (Tag), nachts bei 45 dB(A)Leq3 (Nacht). Ferner liegt die obere Grenze für erhebliche Belästigung Tags bei etwa 58 dB(A) Leq3 (Tag), bzw. bei 60 Überflugereignissen Tags mit einem Pegel Lmax über 70 dB(A).
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Distress caused by high energy impulse noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Siegmann, H. Brinkmann, T. Burchardt, T. Muth, K. Siegmund, A. Linnemeier and E. Borsch-Galetke
[A]
Noise as a potential cause for dysfunction in the cardiovascular system, in particular for heart attack, is still controversial. The objective of this study is to evaluate the association between high energy impulse and certain specific parameters.
25 men's reaction to impulse noise between 137 dB (duration 19.3 msec) and 168 dB (duration 5.4 msec) were analyzed in four different series of experiments. The following parameters were determined: fingerpulse, adrenalin, noradrenalin, and magnesium in the plasma as well as influencing factors from the psychological standpoint (annoyance, reasonability, damage to health).
A significant decrease of the fingerpulse-amplitude is shown after 4 seconds with a maximum after 6-8 seconds of noise related stress. The strongest decrease is measured at 145 dB (duration 16.6 msec). Concentration of adrenalin declines at any impulse level. The level of noradrenalin increases up to 9.2 0x1.632f00000007ep+33t 145 dB in comparison to the initial value (p=0.016). Before and after stress application the magnesium level increases (statistically significant at 168 dB (p= 0.026), statistical trend at 145 dB (p=0.068)).
The strongest annoyance is measured at 168 dB and drops with cumulative distance (p0,001). A significant correlation is shown between estimation of health damage and impulse level (differences for the answers of both questions are highly significant (Chi2-test, two-sided, p0.001). High energy exposure induces changes of biochemical stress indicators depending on the impulse level. Concentration of noradrenalin shows an association to the fingerpulse amplitude. Changes of adrenalin concentration assume an interaction between physical impulses and psychomental stress disorder.
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DNA damage as a result of intensive impulse noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Siegmann, H.B. Prisack, T. Burchardt, K. Siegmund, M. Bauer, E. Borsch-Galetke and H. Bojar
[A]
Employees of numerous industries are exposed to intensive impulse noise. Impulse noise may cause changes to isolated cell cultures through temporary compression and decompression.
The effects of impulse noise to isolated lymphocytes and lung cells were analyzed. These cells were exposed to 3 impulse levels within 30 minutes (Lmax 170 dB). Total RNA was isolated, amplified, and labeled by an Enzo BioArrayTM HighYieldTM RNA Transkript Labeling Kit. Labeled probes were analyzed by Affymetrix chips and the expression was compared with the RNA-profile of PHA-stimulated, unexposed probes.
41.9 176f 12.625 known lymphocytal genes were detected. 7.6 10201431360f these genes were upregulated, 1.8 % were downregulated. Only 22 genes were 2x upregulated and 4 genes more than 2x downregulated like isoformes of the Cytochrome P450 and the Metallothionin-Gene.
44.2 27777755500f 22.283 known genes of the lung cells (distal located human epithelial cells) were detected significantly. 1.3 10000277602f these genes were upregulated, whereas 2.7 % were downregulated. 7 genes were 2x upregulated and 33 genes more than 2x downregulated. Interestingly, these genes belong to the isoformes of the Cytochrome P450 and the Metallothionin gene as well.
In conclusion, impulse noise induces cellular reactions comparable to oxidative stress reaction. In the future, evaluation of impulse noise working environment e.g. in the metal processing industry or by weapon noise in the german federal army should consider potential reactions on the cellular level.
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Untersuchungen zu Befindlichkeitsstörungen vor und nach hochpegeligen Impulsschalleinwirkungen [DAGA 2005 (München)]
S. Siegmann, U. Hofbauer, T. Muth, R. Gembler, K. Siegmund and E. Borsch-Galetke
[A]
Ziel der vorliegenden Untersuchung waren die Auswirkungen von hochenergetischem Schall auf die aktuelle psychophysiologische Befindlichkeit. 152 Probanden wurden in fünf verschiedenen Belastungsgruppen (unterschiedliche Anzahl von Schüssen) vor und nach einer Schießübung an einer Panzerhaubitze mit drei psychologischen Standardskalen untersucht.
Ergebnisse: Zwischen den fünf Belastungsgruppen zeigten sich weder vor noch nach dem Schießen statistisch relevante Unterschiede. Die Werte der Beschwerdeliste (B-L) lagen zwischen 6,8 und 9,3. Bei der Befindlichkeit (Bf-S) reichten die Werte von 11,7 bis 16,2. Im Vergleich Vorher-Nachher wurde für die belasteten Gruppen ein teils deutlich verbesserte Befindlichkeit deutlich. Der Unterschied betrug 1,4 Skalenpunkte (n.s.). Die State-Angst fiel von 39,4 auf 36,8 (t=4,5; p 0,05). Die Summe der akuten Beschwerden nahm von 7,2 auf 6,8 ab (n.s.). Lediglich in der Gruppe mit der höchsten Schussbelastung stieg die durchschnittliche Zahl der Beschwerden von 7,4 (vorher) auf 9,8 (nachher) an (n.s.).
Insgesamt konnte bei der überwiegenden Anzahl der Probanden kein nennenswerter Effekt der Belastung festgestellt werden. Der scheinbar paradoxe Effekt einer Verbesserung im Befinden kann mit der Aufregung vor der Übung und der nachfolgende Entspannung erklärt werden. Andererseits deuten die Ergebnisse der hochbelasteten Gruppe darauf hin, dass es eine Schwelle der Verträglichkeit gibt, die noch näher bestimmt werden sollte.
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Untersuchungen zur Akustik der Panzerhaubitze 2000 [DAGA 2005 (München)]
S. Siegmann, H. Brinkmann, K. Siegmund and E. Borsch-Galetke
[A]
Ziel: In diesem Beitrag wird die Akustik der großkalibrigen Panzerhaubitze 2000 mit tief-frequentem Impulslärm beschrieben. Das besondere Interesse für die physikalische Knall-belastung gilt neben der von der Entfernung zur Schallquelle abhängigen Pegelhöhe und der Wirkdauer der Frequenzzusammensetzung der einzelnen Knalle.
Methode: Die Auswertung der Impulssignale erfolgte in allen Fällen mit ''Messsystemen zur Messung und Auswertung von Waffenlärm''. Hierbei handelt es sich jeweils um eine Workstation, für die das Deutsch-Französische Forschungsinstitut (ISL) eine spezielle Anwender-Software unter der Bezeichnung ''INAS'' entwickeltet hatte. Die Messungen erfolgten sowohl innerhalb des Kampfraumes als auch außerhalb.
Ergebnisse: Insgesamt wird festgehalten, dass sowohl am Messpunkt ''Außen'' als auch im Kampfraum die Hauptenergie im Tieffrequenzgebiet unter 125 Hz abgegeben wurde. Verglichen wurden auch die Freifeldsignale und die Kunstkopfsignale. Bei dieser Gelegenheit wurde erstmalig festgestellt, dass das mit einem Kunstkopf aufgezeichnete Signal keinen höheren Spitzendruckpegel aufweisen muss, als das mit einem Freifeldmikrofon aufgezeichnete Signal. In den Spektren der beiden Signale lassen sich im tieffrequenten Bereich (bis etwa 1.000Hz) auch kaum Unterschiede feststellen. Im Bereich von ca. 1.500Hz bis 10.000Hz allerdings sind bei der Messung mit dem Kunstkopf die Frequenzanteile stärker ausgeprägt. Auch die Übertragungsfunktion (Insertion Loss), zeigt entsprechende Ergebnisse (Überhöhung etwa 16dB bei 3.150Hz). Sowohl beim Freifeld-Signal als auch beim Kunstkopfsignal wird der Druck-Zeit-Verlauf und damit auch der Spitzendruckpegel und die Wirkzeit vornehmlich durch die tieffrequenten Knallanteile im Kampfraum der Panzerhaubitze bestimmt.
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Lärmbelastung und umweltbezogene Gesundheitsbeschwerden [DAGA 2005 (München)]
T. Muth and E. Borsch-Galetke
[A]
Fragestellung: In der Umweltmedizin wird die Rolle von Schadstoffexpositionen kontrovers diskutiert. Belastungen durch Lärm spielen dabei noch eine untergeordnete Rolle. Es fragt sich, ob bei Patienten mit umweltbezogenen Gesundheitsbeschwerden der Einfluss einer Belastung durch Umweltlärm gezeigt werden kann.
Methode: Im Rahmen der Begleituntersuchungen zur Rahmenvereinbarung Umweltmedizin in Westfalen Lippe werden Anamnesen bei Umweltpatienten durch den behandelnden Arzt standardisiert dokumentiert. Gesundheitliche Beschwerden werden mit Hilfe einer Liste von 17 Symptomen beschrieben. Lärmbelastung und -wirkung werden durch Fragen nach Wohnbedingungen und erlebter Lärmbelästigung erfasst.
Ergebnisse: Anamnesedaten von 6.650 Patienten lagen zur Auswertung vor. 66% der Patienten waren weiblich, die meisten zwischen 30 und 59 Jahren alt. Die Patienten wohnten überwiegend an Nebenstraßen (71%), etwa gleich viele an Verbindungs- (14%) und Hauptverkehrsstraßen (15%). Mit der Straßengröße nahm auch der Anteil von Lärmbelästigten zu. Nur 7% der Anlieger von Nebenstraßen gaben eine Belästigung durch Lärm zu Protokoll, dagegen 14% an Verbindungs- und 24% an Hauptstraßen. Unabhängig von der Wohnsituation rangierte die Lärmbelästigung in der multiplen Analyse als wesentlicher Einflussfaktor für die Anzahl von Beschwerdesymptomen (p 0,001, r = 0,33) noch vor Alter und Geschlecht. Vor allem das Risiko für Symptome wie 'Innere Unruhe' (OR = 2,7)und 'Müdigkeit/Antriebsstörungen' erhöht sich bei Lärmbelästigten. Ein Einfluss z.B. auf Beschwerden der Atemwege konnte nicht gezeigt werden.
Schlussfolgerung: Lärm erweist sich als bedeutender Faktor bei umweltbezogenen Gesundheitsbeschwerden. Da in der vorliegenden Arbeit keine objektiven Belastungsparamter zur Verfügung standen, muss zunächst offen bleiben, ob es sich hier um Lärmwirkungen, um eine eher persongebundene Besonderheit bei der Verarbeitung und Bewertung von Umwelteinflüssen oder ein Zusammenwirken beider Mechanismen handelt.
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Untersuchung der Dämmwirkung von Gehörschutzkombinationen [DAGA 2005 (München)]
H. Brinkmann, S. Siegmann and E. Borsch-Galetke
[A]
Die Bewertung zulässiger Knallereignisse erfolgt im Bereich der Bundeswehr nach dem ''Grenzpegeldiagramm zur Hörschädenvermeidung''. Bei Verwendung eines einzelnen Gehörschutzes oder auch einer Kombination aus unterschiedlichen Gehörschutzgeräten darf die zulässige Belastung dann bis an die um die Dämmwirkung des Gehörschutzes (-kombination) angehobene Grenzlinie heranreichen.
Während für die Beurteilung bislang die mit Versuchspersonen an der Hörschwelle ermittelten Dämmwerte zugrunde gelegt wurden, ist im Rahmen einer Studie der Universität Düsseldorf über ''Extraaurale Wirkung von tieffrequentem Schall'' auch die Dämmwirkung von Gehörschutzkombinationen untersucht worden. Die Untersuchung erfolgte mit Knallen einer Panzerhaubitze (Spitzendruckpegel zwischen 150 dB und 172 dB) mit einem Kunstkopf, der mit verschieden Gehörschutzkombinationen ausgestattet war. Über die dabei gewonnenen Erkenntnisse soll hier berichtet werden.
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Analyse der Genexpression nach intensiver Impulsschallbelastung: Genexpressionsprofile als Teil des Biomonitoring [DAGA 2006 (Braunschweig)]
S. Siegmann, B. Prisack, G. Roeder, K. Siegmund, E. Borsch-Galetke and H. Bojar
[A]
Fragestellung:
Es ist zu vermuten, dass bei Impulslärmexposition zelluläre Veränderungen zu beobachten sind welche letztlich in einem veränderten mRNA-Profil zu erkennen sein sollten.
Methode:
Isolierte Zellen und Probanden wurden Schallimpulsen exponiert. Die gewonnen Proben wurden mittels Affymetrixchips analysiert mit einer unbeschallten Probe verglichen.
Ergebnisse:
Die vergleichende Analyse der Genexpressionen in den Zellkulturen zeigt nur verhältnismäßig geringe Unterschiede.
Auffällig ist die Aufregulation von einzelnen Heat-shock-Proteinen, DNA-Schaden induzierten Genen sowie die Abregulation von Calmodulin assoziierten Genen und des Vitamin-D3 Rezeptors.
Genprofile als biologisches Monitoring:
Dient der Überwachung der Belastung durch gezielte Analyse von Expressionsänderungen. 29 Gene waren in 25% der Fälle aufreguliert (7 von 28 Proben).
Genprofile als Screeningparameter:
Von 9.121 Genen, welche in den Lymphozyten der Probanden durchschnittlich detektiert werden konnten, trennen univariat 49 Gene die ''vertäubten'' Probanden von den ''nicht-vertäubten'' Probanden (p 0,01). Die Genfunktionen lassen jedoch keine direkte Kausalität zur Vertäubung erkennen.
Diskussion:
Impulslärm setzt auch auf zellulärer Ebene einige dem oxidativen Stress analoge Prozesse in Gang. Hierbei werden zum Teil Regulationen apoptotischer Gene und von ''DNA-Reparatur-Genen'' nachgewiesen. Signifikante Veränderungen finden sich bei Genen mit Relation zur Calzium-Signalkette. Dies lässt eine grundlegende kausale Aussage zur Induktion der Vertäubung, aber auch extraauraler Reaktionen zu.
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Impulslärmwirkungen: Hypoxieereignis und Organreaktion in Konformität mit Genregulation, Apoptose und biochemischen Parametern [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Siegmann, H.B. Prisack, K. Siegmund, H. Bojar and E. Borsch-Galetke
[A]
Methode: Untersucht wurden Reaktionen von 25 Probanden auf Impulsschallbelastungen. Bestimmungsgrößen: Fingerpuls, Blutgase, Adrenalin, Noradrenalin und Magnesium im Plasma und Urin. Ebenso erfolgte eine Genprofilanalyse beschalter humaner Zellen.
Ergebnisse: Mittels Genprofilanalyse lässt sich eine signifikante Aufregulation in den beschallten Zellen für HIF1A nachweisen, die als Antwort auf eine Hypoxie angesehen werden kann. Keine signifikante, aber eine ''im Trend'' messbare Aufregulation findet sich auch für das Gen VDR3, das im Zusammenhang mit einer ''Vertäubung'' zu sehen ist.
Die gemessene Hypoxie kann über die Katecholaminwirkung und Beeinflussung des Magnesiumtransportes erklärt werden: Die durch den Schalldruck ausgelöste Verschiebung des Magnesiums in den Extrazellularraum und der konsekutive Einstrom von Calcium in die Zelle führt neben einer Gefäßkonstriktion zu einem Abfall des Sauerstoffpartialdrucks im Blut. Die elektromechanischen Koppelungsprozesse bewirken einen erhöhten Verbrauch an Energie für die Aktivierung der Vesikel-/Membran-ATPase. Die Folge ist eine gerade im Bereich der Zellen sich einstellende energetische Erschöpfung an ATP mit nachfolgender Zellschädigung. Was den intrazellulären Transportmechanismus betrifft sind 7 Gene in den Zellkulturen nachzuweisen, die hierfür codieren und nach Belastung aufreguliert waren. Die erforderliche ATP-Resynthese erfordert zusätzlich Sauerstoff, die Hypoxie wird verstärkt. Die katecholamininduzierte Gefäßkontraktion führt ebenfalls zu einer Erniedrigung des Sauerstoffgehaltes in den Organen. Insbesondere die Zellen der Gefäßendothelien der Lunge reagieren auf Schalldruck empfindlich.
Schlussfolgerungen: Das Wechselspiel der untersuchten und verändert objektivierten biochemischen Wirkparameter, welche zur Gefäßkonstriktion, zum Energieverbrauchs und Absinken des Sauerstoffpartialdruckabfalls führt und die signifikant nachweisbare genregulierte Hypoxie bei nur ''trendmäßig regulierten Vertäubung'', die insgesamt zu einem Organschaden führen können, kann mit diesem Modell beschrieben werden.
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Genexpressionsanalysen von Zellen nach Beschallung mit einem Infrapulsgenerator [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Siegmann, K. Siegmund, B. Prisack, K. Thiel, H. Bojar and E. Borsch-Galetke
[A]
Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden Versuche mit Testzellen in einem Infrapulsgenerator (IPG) durchgeführt.
Die Auswertung der Impulssignale erfolgte mit ''Messsystemen zur Messung und Auswertung von Waffenlärm''.Hierbei wurde der Kunstkopf auf den Entfernungspunkten postiert.
Die Schalldruckpegel des Freifeldmikrofons variierten in Abhängigkeit zur Entfernung mit Freifeldpegeln zwischen 155 dB (3 m) und 145 dB (12 m).
Es wurde sehr homogen etwa die Hälfte der über 22.000 Gene auf einem Affymetrix-Genchip detektiert. Die Lymphocyten ''Kontrolle'' gegen ''Belastung'' nach Belastung zeigen in diesem Versuch je nach Nähe zur Pulsquelle eine Aufregulierung zwischen 0,7% und 1,6%.
Zur Signifikanzanalyse der Microarraydaten wurde die SAM-Methode eingesetzt.
Wird diese Methode auf die Versuchsreihe angewendet, so ergibt sich eine Rate als falsch detektierter Gene von über 50%. Wählt man hier die Gene mit den 100 größten Scores aus, so sind davon 51 Gene allein auf die zufällige Varianz der Expression zurückzuführen. Auch wurden nur 2 Gene im Durchschnitt wenigstens um den Faktor zwei verändert.
Von einer genschädigenden Wirkung der o.a. Schallbelastung durch einen Infrapulsgenerator ist nicht auszugehen.
Moderne Analysemethoden liefern nach Belieben ohne Probleme Unmengen von Daten. Die Kunst liegt darin, die richtigen rauszufiltern und daraus die richtigen Schlussfolgerungen zu ziehen.
Borß, C.
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Hochqualitative Audioübertragung mit geringer Latenz für interaktive Web-Services [DAGA 2006 (Braunschweig)]
C. Borß
[A]
Für Sprachübertragung über das Internet existieren Lösungen, die eine für
Kommunikation erforderliche maximale Latenz nicht überschreiten. Allerdings
sind die dafür verwendeten Kompressionsverfahren nur schlecht für eine
hochqualitative Übertragung von allgemeinen Audiosignalen geeignet. Web-
Services, die auf Server-Seite ein von der Interaktion des Benutzers
abhängiges Audiosignal generieren, das auf Client-Seite wiedergegeben wird,
erfordern eine solche Audioübertragung mit geringer Latenz. Konventionelle
Live-Streaming-Lösungen wurden für nicht-interaktive Anwendungen entwickelt
und weisen meist eine Latenz von mehreren Sekunden auf. In diesem Beitrag
wird die prinzipielle Architektur und das verwendete Übertragungsverfahren
konventioneller Streaming-Lösungen und eine für interaktive Web-Services
entwickelte Peer-to-Peer Lösung beschrieben. Dabei wird auf die
verwendeten Protokolle und mögliche Einschränkungen eingegangen, die sich
bei der Verwendung von aktuellen Endgeräten, wie DSL-Routern, ergeben.
Da Web-Services zumeist die Installation zusätzlicher Pakete zur
Erweiterung der Java Virtual Machine erfordern, die im Kontext des Web-
Browsers ausgeführt wird, soll ein weiterer Aspekt dieses Beitrags sein,
wie eine Audioübertragung mit möglichst geringen Anforderungen an
installierte Erweiterungen realisiert werden kann.
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Efficient Asynchronous Resampling of Audio Signals for Spatial Sound Rendering of Mirror Image Sources [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Borß
[A]
Mirror image models are widely used for auditory virtual environments (AVEs)
to render early reflections. Among other things the simulation of this early
reverberation takes the sound propagation delay of the mirror image sources
into account. For a moving receiver or moving sound sources the propagation
delays are a function of time. An asynchronous sample-frequency converter can
be used to implement this variable propagation delay and thus can also take
the Doppler shift into account. Although the Doppler shift may be below
perception threshold for slow movements, an asynchronous resampling of all
mirror image signals is necessary to avoid processing artifacts. Such
artifacts emerge when a block-based signal processing model is used and the
propagation delay is determined only once per block.
The parallel structure of the mirror image signal processing model can be
exploited to reduce the computational complexity of the asynchronous
sample-frequency converter. We propose a hybrid converter which transforms in
a first stage the input signal into a parameter space in which a second stage
can compute sub-sample values with few operations. The proposed converter
which was implemented for a newly developed AVE generator yields low signal
distortion with low computational complexity.
Borys, M.
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Schallabstrahlung von Ultraschall-Skalpellen in Luft [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Borys, T. Fedtke, U. Richter and B. Pöhl
[A]
Ultraschall-Skalpelle, auch Ultraschall-Dissektoren genannt, werden in der offenen und endoskopischen Chirurgie in unterschiedlichen Bauarten sowohl zum Schneiden von Gewebe mit geringem Blutverlust als auch zur Koagulation eingesetzt. Hierbei wird das Operationsinstrument, meist verschieden geformte Klingen, zu longitudinalen Schwingungen mit Amplituden von bis zu 50 m und Frequenzen im Bereich des Ultraschalls (55,5 kHz) angeregt. Über die Luftschallabstrahlung dieser Instrumente ist bislang jedoch wenig bekannt. In diesem Beitrag werden Ergebnisse experimenteller Untersuchungen zur Bestimmung der von Ultraschall-Dissektoren in Luft abgegebenen Schalldruckpegel vorgestellt. Da während einer Operation sowohl der Patient als auch der Chirurg dem in Luft abgestrahlten Ultraschall ausgesetzt sind, wurden Messungen der Schalldruckpegel in unterschiedlichen Entfernungen zwischen der Schallquelle und dem Empfänger durchgeführt und die Richtcharakteristik bestimmt. Um die Belastung des menschlichen Ohres einschätzen zu können, erfolgten zusätzlich Messungen der Schalldruckpegel im Gehöreingang eines Kunstkopfes für verschiedene Positionen der Ultraschall-Dissektoren zum Kopf. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden zur Diskussion gestellt.
Bosch, A.
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About the connection between measurements in the alpha-cabin and the theoretically reachable differences in level of absorbing materials [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Pfaffelhuber, C. Patsouras, D. Patsouras and A. Bosch
[A]
The equivalent absorbing area of several absorbing materials (foams, various membrane absorbers, microperforated absorbers) was measured in an alpha-cabin. Additionally, the level differences which can be obtained by those materials were measures in an anechoic chamber. For this a spherical sound source emitting white noise was covered by a square barrier whereas the ground was spread with the respective absorber. The resulting sound pressure levels were measured in varying distance to the sound source and by means of varying aperture degree of the barrier. The in this way obtained level differences of the various absorbing materials were compared to the absorption coefficients measured in the alpha-cabin.
An excellent agreement appeared between the effective range measured in the alpha-cabin and the level difference obtained by the respective absorbing material.
Bosch, W.
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DKD-Akkreditierung als Kalibrierlaboratorium für akustische Messgrößen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
C. Schlums, W. Bosch and T. Fedtke
[A]
Der Deutsche Kalibrierdienst (DKD) ist ein Zusammenschluss von Kalibrierlaboratorien aus Industrieunternehmen, Forschungsinstituten, technischen Behörden, Überwachungs- und Prüfinstitutionen. Diese Laboratorien werden von der Akkreditierungsstelle des Deutschen Kalibrierdienstes akkreditiert und überwacht. Sie führen Kalibrierungen von Messgeräten und Maßverkörperungen für die bei der Akkreditierung festgelegten Messgrößen und Messbereiche durch. Die von ihnen aus
gestellten DKD-Kalibrierscheine sind ein Nachweis für die Rückführung auf nationale Normale, wie sie von der Normenfamilie DIN EN ISO 9000 und der DIN EN ISO/IEC 17025 gefordert werden.
Kalibrierungen durch DKD-Laboratorien geben dem Anwender Sicherheit für die Verlässlichkeit von Messergebnissen, erhöhen das Vertrauen der Kunden und die Wettbewerbsfähigkeit auf dem nationalen und internationalen Markt. Sie dienen als messtechnische Grundlage für die Mess- und Prüfmittelüberwachung im Rahmen des Qualitätsmanagements.
Auch im Bereich akustischer Messgrößen sind bereits seit mehreren Jahren Kalibrierlaboratorien im DKD akkreditiert. Druck- und Leerlaufübertragungsmaß von Messmikrophonen, Schalldruckpegel, Frequenz und Klirrfaktor von Pistonphonen und Schallkalibratoren können im DKD rückgeführt kalibriert werden. Der Vortrag erläutert die Voraussetzungen für eine Akkreditierung als Kalibrierlaboratorium und gibt einen Überblick über die bestehenden Akkreditierungen in diesem Bereich.
Bosse, M.
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Assessment of the aircraft noise immission at airports on the basis of splitting up the aircraft-mix into two groups [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
T. Meyer, E. Renz and M. Bosse
[A]
At DAGA 2001 (published in DAGA report 2002), measurement results of more than 100.000 aircraft
noise events were presented allowing to derive a stable value of noise emission for a group
of aircraft types with similar engine power.
This value resulted from measuring data with distances between 400 m and 1300 m of
starting aircraft resp. between 130 m and 530 m of landing aircraft.
The evaluation based on the diminuation of maximum noise levels with the distance as published
in AzB (guidance established in Germany for calculation of aircraft noise).
The accuracy of the evaluated sound power was within the limits of
1 dB(A). The group of aircraft examined in this study covers between 30 and
70 % of the total aircraft mix at all civil airports.
An additional study was made recently in order to examine under which conditions
it is possible to calculate a total noise immission including as a second group the rest
of the regarded total aircraft mix allowing a difference of less than
1 dB(A) in comparison with the measured L
noise immission values of the regarded total aircraft mix.
It was found that this is possible by adding a constant value for the sound power of
group 2 in relation to group 1 independent from different noise emissions and
percentages of the aircraft types included in the second group. The results are given based
on every of 52 different days within the first half-year 2003. The days were chosen with
dominating traffic directions. In such days 4 different measuring points for
landing resp. 5 different measuring points for starting aircraft were included in the study.
Bossy, E.
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Computation of ultrasonic waves reflected by an immersed solid interface [DAGA 2008 (Dresden)]
L. Bossy, M.-F. Cugnet, E. Bossy and D. Cassereau
[A]
In this paper, we propose a numerical evaluation of the different contributions that appear when a spherical wave is reflected by an immersed solid material. In such case, it is well known that we can first observe the specular reflection. In addition to this standard contribution, we can also observe head waves corresponding to the longitudinal and transverse waves generated in the solid, and also the so-called leaky Rayleigh wave that generalizes the Rayleigh wave in a semi-infinite free solid medium to the case of an immersed interface. At the Rayleigh angle, a distortion of the reflected wavefront appears, that corresponds to a fast variation of the reflection coefficient with respect to the plane wave incidence angle. We compare different numerical approaches, including semi-analytic methods (high-frequency approximation coupled to ray modeling approach) and implicit methods (finite elements and/or finite differences scheme). These different approaches have their own advantages and inconvenients, and domains of applicability. It is shown how they can also be complementary to understand the physical phenomenon that occurs during the reflection of a pulse by an immersed interface. The plane and curved geometries will be analyzed from these different points of view.
Bossy, L.
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Computation of ultrasonic waves reflected by an immersed solid interface [DAGA 2008 (Dresden)]
L. Bossy, M.-F. Cugnet, E. Bossy and D. Cassereau
[A]
In this paper, we propose a numerical evaluation of the different contributions that appear when a spherical wave is reflected by an immersed solid material. In such case, it is well known that we can first observe the specular reflection. In addition to this standard contribution, we can also observe head waves corresponding to the longitudinal and transverse waves generated in the solid, and also the so-called leaky Rayleigh wave that generalizes the Rayleigh wave in a semi-infinite free solid medium to the case of an immersed interface. At the Rayleigh angle, a distortion of the reflected wavefront appears, that corresponds to a fast variation of the reflection coefficient with respect to the plane wave incidence angle. We compare different numerical approaches, including semi-analytic methods (high-frequency approximation coupled to ray modeling approach) and implicit methods (finite elements and/or finite differences scheme). These different approaches have their own advantages and inconvenients, and domains of applicability. It is shown how they can also be complementary to understand the physical phenomenon that occurs during the reflection of a pulse by an immersed interface. The plane and curved geometries will be analyzed from these different points of view.
Bothe, H.-H.
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The evolution of artificial STRF by ICA and long speech signals [DAGA 2006 (Braunschweig)]
O. Lassak and H.-H. Bothe
[A]
Neurons in the primary auditory cortex utilize multidimensional multi-scale receptive activation fields, which are associated to specific frequency bands and to specific timing patterns of the input signal. Such an auditory 'spatio-temporal receptive field (STRF)' can be determined with the help of reverse correlation methods if the activation or output signal pattern of the neuron is known. Since this seems impossible for neurons in the human auditory cortex, only simulations can be preformed, which show that the evolution of respective banks of STRF is possible and also useful from the perspective of an 'optimal' information processing. Our paper describes a method to emulate the evolution of monaurally-based sets of STRF utilizing nine minutes of normally articulated speech as input and modified forms of independent component analysis (ICA) plus a sparse matrix and coding criterion. The acoustic speech signal is preprocessed in a biologically plausible form and arrives in the auditory cortex in modified spectrogram representation. The bank of STRF acts on that spectrogram, producing temporal courses of 'micro-features' that can be used for further processing as, for example, recognition, identification, object binding, localization, etc., as they are expected in higher cortical areas.
Bothe, H.-J.
Botteldooren, D.
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The Temporal Structure of the Urban Soundscape [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Botteldooren, B. De Coensel and T. De Muer
[A]
Noise annoyance and sleep disturbance are often used to assess the quality of the urban sound environment. Recently a more holistic approach including positive and negative aspects as well as other than the residential function of the urban environment has gained renewed interest. The label 'urban soundscape' is often used to refer to this approach. Research towards quantification of the acoustical descriptors of the urban soundscape is however still in an early stage. Loudness and sound quality measures have been suggested. The longer time scale has attracted much less attention. This paper draws on the analogy to music to propose an indicator for studying the temporal structure of the urban soundscape. Sound level dynamic as measured by the difference between event levels and background noise give a first indication. The sequence and grouping of acoustic events will be shown to add substantial information to the assessment. It is proposed to investigate this temporal structure by analyzing the spectrum of loudness fluctuations over a several minute period. It is known that this spectrum shows a typical 1/f structure for most musical genres. This gives us a hint for interpretation. The main focus is on the temporal structure generated by road traffic and road traffic flow management. The link to underlying self-organized criticality, a quite common feature is natural systems that generates 1/f-like noise, is drawn.
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Street Canyons and Quiet Side: Comparing FDTD Simulation and Engineering Models [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
T. De Muer, T. van Renterghem, B. de Greve and D. Botteldooren
[A]
Recently, the impact of having access to a quiet side of the building on the perceived quality of the living environment has been pointed out. Ongoing studies aim at quantifying the effect of such a quiet area. In the urban environment continuous rows of houses screen sound propagation efficiently thus creating these quiet places. At the same time sound sources get enclosed in so called street canyons having their own particular acoustic features. Finite difference time domain (FDTD) numerical models for sound propagation in background flow, sometimes also referred to as Linearized Euler models (LEE) are perfectly suited to account for the important determinants of the quiet-side sound field (diffraction, wind induced refraction, turbulent scattering, and diffuse reflection on façade roughness). However, their demand on computer power limits their use to rather simple geometry and makes them unsuitable for modeling cities or parts of cities. Engineering models such as ISO 9613 or the more recent Nord 2000 are far more appropriate for this purpose. The paper presents a number of street-canyon-and-backyard test cases for which engineering models are evaluated by comparing the attenuation they predict to the more detailed FDTD model. Guidelines for selecting parameters of the existing engineering models such as the required number of reflections taken into consideration are extracted. Suggestions for improving future engineering approaches are made.
Bou Matar, O.
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Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy (NEWS) Measurements of the Nonlinear Acoustic Parameter : Applications in Quenched Metallic Samples [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Dos Santos, F. van der Meulen, L. Haumesser, M. Vila, J. Fortineau and O. Bou Matar
[A]
The nonlinear acoustic parameter (beta) is of great interest for material characterization for non-destructive testing in industrial applications such as aircraft company. Furthermore, Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy (NEWS) comprise a new class of innovative ultrasonic techniques that provide extreme sensitivity in detecting damage in the form of microcracks or delaminations. The sensitivity of nonlinear methods to damage hide a great difficulty for : i) obtaining calibrated absolute measurement of nonlinear effects: ii) performing accurate models including nonlinear and hysteretic state relation of microcracks.
In this paper, we propose an experimental characterization of the nonlinear acoustic parameter of steel samples previously bounded by water and oil quenching using an ultrasonic contact calibrated measurement set-up. A high frequency signal is inserted in the sample by a contact-transducer. A low frequency pulse is applied to the other side such that the nonlinear interaction takes place during the back propagation. This interaction creates a phase modulation of the HF wave which is proportional to beta and to the particle velocity of the LF pulse, determined by self reciprocity calibration of the transducer. This method, previously validated in solid plates has been applied in metallic parts (XC48 steel) with different crystallographic structure induced by austenite-martensite transition.
The stress-strain relation resulting from microstructure in the austenite-martensite transformation induce a phase modulation coefficient proportional to the nonlinear parameter. Experimental results showing the dependency between the steel quenching process and the nonlinear parameter measurement will be presented.
Bouaoua, N.
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Feasibility study for a primary free-field microphone calibration technique in the frequency range 20 kHz to 200 kHz [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
N. Bouaoua, T. Fedtke and V. Mellert
[A]
Today ultrasound is extensively used in industrial and medical applications. Evidence on the harmful health effects of exposure to ultrasound suggests that caution should be taken in its use, but until now no internationally agreed limits exist. In order to establish appropriate limits and to test the output of ultrasound devices there is a need to develop reliable sound pressure measurements in air in the frequency range from 20 kHz to about 150 kHz.
This paper gives a preliminary study of a primary free-field calibration technique for quarter-inch microphones by using the reciprocity method. This method is based on the measurement of the electrical transfer impedance of a pair of microphones coupled in the free field, of the effective distance between the microphones, and of the air properties.
The first step in this work was the measurement of the output signal of a Brüel & Kjaer microphone type 4135 used as a sound source. In the measurement set-up two microphones 4135 were located face-to-face in an anechoic chamber. A comparison of the experimental difference between signals corresponding to two different distances (10 cm and 20 cm) and the difference predicted theoretically resulted in a good agreement. The measurements showed a good reproducibility and a sufficient signal to noise ratio. These results are encouraging to start the development of a suitable reciprocity calibration method.
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Uncertainty in the Realization of the Standard of Sound Pressure in Low Ultrasonic Frequency Range by the Free-Field Reciprocity Technique [DAGA 2006 (Braunschweig)]
N. Bouaoua, T. Fedtke and V. Mellert
[A]
The standard of sound pressure in air up to 40 kHz is realized by means of the reciprocity calibration of half-inch laboratory standard microphones. In order to extend the frequency range towards higher frequencies a new automated measurement set-up for free-field reciprocity calibration of quarter-inch working standard microphones has been established [J. Acoust. Soc. Am. 118, 1944 (2005)]. This paper describes the measurement uncertainty associated with the realization of the standard of sound pressure in the low ultrasonic frequency range using quarter-inch working standard microphones. Measurement techniques and calculation procedures suited to minimize the uncertainty are described and components of uncertainty in the frequency range 20 kHz to 125 kHz are given. The uncertainty was calculated according to the guide to the expression of uncertainty in measurement, GUM.
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Influence of the static pressure on the sensitivity of quarter-inch condenser microphones [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Fedtke, N. Bouaoua and M. Brandt
[A]
The sensitivity of condenser microphones depends on the environmental conditions (static pressure, temperature and humidity). They influence the acoustic properties of the air between the diaphragm and the back-plate of the condenser microphone. For a precise and repeatable free-field reciprocity calibration of condenser microphones, the measurements should be carried out in a controlled environment (23 C and 101.325 kPa). Because of the non-controlled static pressure inside the anechoic room, a microphone sensitivity correction for the changes in static pressure is required. Those corrections are a function of frequency. The pressure sensitivity coefficients for quarter-inch condenser microphones type Brüel and Kjær 4939 were determined inside a closed pressure vessel, over the barometric pressure range from 90 kPa to 106 kPa, by using the electrostatic actuator method. The maximum static pressure coefficient was 0.2 dB/kPa at 95 kHz. An empirical equation for the static pressure coefficient as a function of frequency for this type of microphone has been developed.
Boubezari, M.
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Sound topologies as a spatial description of the soundscape: The qualitative sound map of Rossio square in Lisbon [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Boubezari and J.L. Bento Coelho
[A]
In the qualitative approaches of the acoustical
environment, the psychoacoustics criteria of quality
focus on the signal, and the subjective criteria, usually
describe the way in which a community perceives a
noise. It misses an intermediate criterion that allows
us to describe the sounds in a soundscape before
even to apply a socio-cultural or aesthetic judgement
on it.
The qualitative cartography should thus distinctly report
the sounds that make a (urban) sound environment
intelligible with the same ratio that they are perceived in
situ.
With this intention, the hypothesis of sound topologies
obtained by a semantic filtering of a local sound
environment was tested. Sound topology is the spatial
distribution of a sound distinguished from its
background. Semantic filtering was obtained by using
a 'subject' in the protocol of the acoustic analysis of a
locally recorded data, and by using the cocktail effect
and the masking effect.
The method was applied to a part of the Rossio square
in Lisbon, a major square in this city. A qualitative
sound map was obtained that distinguishes the sound
sources of the soundscape of the place. The reading
of the soundscape is easier and faster.
We believe that this type of map can target with more
precision the intervention on the urban sound
environment, which is to regulate a problem of
annoyance, or management and recombining of the
soundscape or control of its evolution in the long term.
The paper describes the method and the first results.
Boucher, D.
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Assessment of Interior Noise of Railway Vehicles due to the Electrical Traction System - Simulations and Full Scale Tests [DAGA 2007 (Stuttgart)]
D. Boucher and B. Stegemann
[A]
In some cases, noise emitted and radiated by the components of the traction system proves to be fairly annoying, especially during acceleration and braking phases.
Based on academic work, an industrial project on this topic is being conducted at Bombardier Transportation. The purpose of this project is to find a way of optimising the interior sound quality during starting and braking.
This can be achieved by choosing the right parameters for the traction system, but always with the concern about taking into account the technical feasibility and industrial reality so that suitable solutions can be provided.
Due to the tonal character of the traction noise, an A-weighted sound pressure level analysis only would not be sufficient to describe the perception of this sound. It is needed to use psychoacoustic quantities together with listening tests, in order to find the relevant descriptors for sound quality evaluation in this specific situation. Thanks to a good knowledge of traction noise generation mechanisms, it is at that point possible to state the links between the detailed technical working principle of the traction system and the way the related sound is experienced.
The eventual aim of the present work is to encourage the communication between the various disciplines when designing the traction system of a train. It will be shown that sound quality can be considerably optimised by simple changes when acoustical know-how among other disciplines is applied from the very early phases of a vehicle's design process.
Boucheron, R.
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Analytical solution for multi-modal acoustic propagation in circular ducts with Poiseuille flow [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Boucheron, H. Bailliet and J.-C. Valière
[A]
An analytical solution for the propagation of sound
in circular ducts in the presence of laminar mean flow is derived.
This solution, using Kummer's formalism, generalizes previous
results found by Gogate and Munjal in the particular case of
axi-symmetric modes [J.S.V. 1993 160(3), 465-484].
Connections between the solution and already known solutions of
more particular cases will be shown.
The dispersion equation is established which allows
the calculation of propagation constant. The knowledge of
propagation constant allows in turn to calculate acoustic pressure
profiles. The evolution of propagation constant and acoustic
pressure profile with Mach number and working frequency will be
presented and discussed. These results are satisfactorily compared
with previous numerical simulations.
Dispersion curves will also be presented non only
for non-radial modes (as previously done by Bihhadi and Gervais
[Acta Acustica 1994 2, 343-357] but also for radial
modes. It appears that the effect of shear flow is strongly linked
to the radial order of the propagating mode.
Bouchet, G.
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Large eddy simulation of acoustical propagation in turbulent channel flow [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Haberkorn, V. Pagneux, G. Bouchet, Y. Auregan and P. Comte
[A]
Velocity fluctuations, caused either by imposing sound on a turbulent channel flow or by pulsating the flow, generate a shear wave at the wall. This shear propagates into the boundary layer and decays within the turbulent counterpart of the laminar Stokes length. Ronneberger & Ahrens (1977) determined in these two ways the damping of sound by turbulence in experimental investigation of the wall shear stress: at high driving frequencies the damping is not influenced by turbulence, for low driving frequencies turbulence increases the sound attenuation and for a range of driving frequencies, the damping is surprisingly reduced by turbulence. This was recovered in Large Eddy Simulation of a pulsating channel (Scotti & Piomelli, 2001), but at too a high a forcing amplitude to be relevant to acoustical propagation. We perform analogous LES in which the pulsation is applied to a passive scalar, so that retroaction on the turbulent flow is suppressed. Different forcing frequencies and diffusivity of the scalar are considered. The trends mentioned above are recovered for high and low frequencies, but the reduced attenuation (with respect to that in laminar flow) at intermediate frequencies is no longer observed. The time evolution of the spatial organization of the scalar field is investigated.
Références :
Ronneberger D. and Ahrens C.D., 1977,
Wall shear stress caused by small amplitude perturbations of turbulent boundary-layer flow: an experimental investigation, J. Fluid Mech., 83, 433-464.
Scotti A. and Piomelli U., 2001,
Numerical simulation of pulsating turbulent channel flow, Phys. Fluids, 13(5), 1367-1384.
Boulanger, P.
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Effective Impedance of Rough Sea Surfaces [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Boulanger and K. Attenborough
[A]
Sonic boom characteristics are likely to be modified during near-grazing propagation above a rough sea surface. Two methods of calculating the effective impedance spectra of acoustically-hard, randomly-rough, two-dimensional surfaces have been explored. The first method uses the complex excess attenuation spectrum predicted by a Boundary Element Method (BEM) input to the classical expression for the sound field due to a point source above a smooth impedance plane which is solved subsequently for effective impedance roots identified by a winding number integral method. The second method is based on an analytical theory in which the contributions from random distributions of surface scatterers are summed to obtain the total scattered field. Measured data for the complex excess attenuation above 2-D randomly-rough surfaces formed by semi-cylinders and wedges have been used to deduce effective impedance spectra that are compared to predictions. The analytical theory gives relatively poor predictions. On the other hand BEM-deduced effective impedance spectra agree tolerably well with measured data. Simple polynomials have been found to fit BEM-deduced spectra for surfaces formed by intersecting parabolas corresponding to sea states from 2 to 7 (roughness heights up to 7.5m) for five incidence angles. The overall trends in the polynomial coefficients are consistent with the expected decrease in effective impedance with increasing grazing incidence angles and roughness scale. It is predicted that the effects of the sea surface roughness on sonic boom profiles and rise time are comparable to those due to turbulence and molecular relaxation effects.
Boullet, I.
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Comparaison between four methods of loudness estimation for stationary and non-stationary sounds [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
I. Boullet
[A]
This research is part of a study designed to propose a new model of loudness estimation for impulsive sounds. The purpose of this research was to compare different methods to measure the loudness of various kind of sounds. The aims were to determine: 1) the inter-individual variability of each of the four methods of loudness estimation, 2) whether this variability depends on the temporal features of the stimuli (stationary sounds, impulsive sounds, repeated impulsives sounds). The four psychoacoustical tests of loudness estimation (either in sones or in phons) studied in the present research were the magnitude estimation without reference, the method of adjustment, an adaptive method (2 down-1 up and 1 down-2 up) and a multiple-tracking adaptive method. I will first describe the different stimuli used in the study and then the four psychoacoustical tests. I will present the advantages and drawbacks of each method. The study showed that the method of adjustment gives a good precision/duration ratio. Moreover, we examined the loudness function at 1 kHz from which the relationship between sones and phons is deduced. Then, I will describe the limitations of the mathematical relationship between sones and phons. I wil conclude that it is necessary to be very careful when comparing values of loudness obtained in sones with those obtained in phons.
Boussard, P.
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Equalization and fidelity of a sound environment simulator [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Gauduin and P. Boussard
[A]
The aim of a sound environment simulator is to reproduce, in a studio, all the acoustical elements of a ''real environment''. The fidelity of such system may be seen through the ability of reproducing:
the spatialisation / localisation of sounds
the loudness of sounds
the spectral content of sounds
Nowadays, there is no perfect way to record and reproduce all these elements: microphones and loudspeakers may degrade some of them. Hence, special treatments must be applied to the recorded signal in order to achieve the best compromise at the reproduction.
We will discuss about the way to deal with the three points of fidelity listed previously.
The reproduction of spatialisation and localisation of sounds is linked to the method used by the simulator: Binaural, Transaural, Stereo Dipole, Ambisonics...
The loudness reproduction of sounds can be corrected by a gain factor in the simulator
The reproduction of the spectral content of sounds can be corrected by filters which will decrease the coloration introduced by the microphones and the loudspeakers.
In order to obtain the gain factor and filters that have to be applied, two methods are at disposal:
The coupled equalization consider the microphones and loudspeakers as a whole system.
The decoupled equalization consider the microphones and loudspeakers as separate systems.
Measurement sessions have to be conducted. They can significantly improve the fidelity of the sound environment simulator.
Boustany, R.
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Evaluation of Blind Source Separation Methods in Acoustics [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Boustany and J. Antoni
[A]
Blind source separation (BSS) is a signal processing technique which consists in recovering a set of unobserved signals (called sources) given only a set of measured signals (called observations) arising when the sources are mixed by passage through some unknown medium. Although the term blind indicates the fact that neither the sources nor the mixing structure are known a priori, several assumptions must be made regarding both. Most of the existing methods rest on the mutual statistical independence of the sources and on the linearity of the mixing channel. Moreover, depending on the field of application, the mixture model may be either instantaneous or convolutive. Many algorithms were developed in order to separate each type of mixture.
Our work is organized as follows. First, we present an overview of the BSS problem and methods for the instantaneous and the convolutive mixtures. Then, we describe several experiments conducted on real acoustical signals mixed in an anechoic room and a reverberant room. Finally, we evaluate the performance of some BSS algorithms by means of measures of the distortion and the quality of separation.
Boutkedjirt, T.
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Methoden zur Rekonstruktion von Ultraschallfeldern aus räumlich gemittelten Messwerten [DAGA 2000 (Oldenburg)]
T. Boutkedjirt and R. Reibold
[A]
In der Ultraschall-Messtechnik - speziell auf dem Gebiet der medizinischen Diagnostik - werden heutzutage Frequenzen bis etwa 50 MHz verwendet. Diese hohen Frequenzen machen die Entwicklung von Sensoren mit der erforderlichen hohen Zeit- und Ortsauflösung erforderlich, damit eine zuverlässige Messung der Ultraschallfelder möglich ist. In diesem Zusammenhang sind neuere faseroptische und interferometrische Messverfahren zu erwähnen, die allerdings auf wenige, technisch gut ausgestattete Laboratorien beschränkt bleiben. Herkömmliche piezoelektrische Hydrophone genügen hingegen in dem erwähnten Frequenzbereich bei weitem nicht den Anforderungen an einen ''Punktempfänger''. Es ist daher naheliegend, Methoden zu entwickeln, mit denen räumlich gemittelte Messwerte von Hydrophonen entfaltet werden können. Ausgehend von einem raum- und zeitinvarianten, linearen Modell für das Messsystem wird gezeigt, dass mit Hilfe sogenannter Rekonstruktionsfilter der Mittelungseffekt von Hydrophonen numerisch invertiert werden kann. Die Rekonstruktionstechnik basiert auf dem Abtasten des Schallfeldes mit kleineren Schrittweiten als die Empfängergröße und der anschließenden Entfaltung der Übertragungsfunktion des Hydrophons vom Messsignal bei gleichzeitiger Unterdrückung des Systemrauschens. Für die Simulationen wird das Schallfeld eines Kolbenstrahlers zugrunde gelegt und mit einem idealisierten Empfänger abgetastet. Für die Rekonstruktion werden drei verschiedene Methoden getestet. 1) Die Wienersche Methode liefert die beste Approximation des zu rekonstruierenden Feldes im Sinne der minimalen mittleren Fehlerquadrate. 2) Die Leistungsspektrum-Ausgleichsmethode beruht auf dem Ausgleich zwischen den räumlichen spektralen Leistungsdichten des zu rekonstruierenden Feldes und seinem Schätzwert. 3) Bei der Maximum-a-posteriori- Methode wird die maximale a-posteriori Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion für das rekonstruierte Feld gesucht. Die Ergebnisse der Simulation werden experimentell überprüft und mit geeigneten Referenzmessungen verglichen.
Bouvet, P.
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Analysis of structure borne noise in a high-speed train [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Bouvet, V. Cogne, N. Totaro and F. Poisson
[A]
SEA (Statistical Energy Analysis) models are used in the railway industry for airborne noise analysis in the passenger area. These models are generally reliable at high frequencies, where transmission of airborne noise from the vehicle exterior is the dominant transmission path. However, at low and mid frequencies, the structure borne noise transmission path becomes significant.
The Energy Flow Method (EFM) is a computationally efficient method, by which the results of a Finite Element Analysis (FEA) may be post-processed to form energy flow models. It can be used to study structure borne transmission in coupled structures, based on a modal description of the global structure.
This paper presents an industrial application of these techniques, for the analysis of structure borne transmission in a high speed train. The standard SEA model for air-borne noise analysis is quickly presented. For structure-borne analysis, the EFM is used to form an inverse SEA model, which in turns allows to calculate Coupling Loss Factors between structural sub-systems. The methodologies to define appropriate SEA structural sub-systems are also discussed.
Boze, D.
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Type road noise Close ProXimity Measurement: Characterization of aerodynamic noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Boze and L. Segaud
[A]
The laboratoires des ponts et chaussées network are working on continuous driving noise measurement equipement. This equipement is for people working on publical issues and caracterises acoustic properties of road materials. This equipement is componed of a special car on which are fixed 3 microphones, among which there is a lateral microphonic system, put as described in ISO 11819-2 norm, and linked on a data acquisition system. Numerous studies work on interference noise reduction during the record of noise level created by the wheels on road. The laboratory of Autun studies the aerodynamic noise due to the wind drag on microphones in a varaible speed flow simulating the displacement of a car from 50 to 100 km/h. The experiments show the necessity of protecting microphones and the presence of a turbulent flow which speed profiles and pressures field are highly dependent on protection's Cx. The aerodynamics phenomena have a direct impact on produced interference noise which change in terms of level and spectral composition from one tested protection to another. In the same time, racing circuit tests show air flow speed gets weaker than car speed when closer to protections, hence a relative noise immunity on temporal measurements. Nevertheless the spectral contribution of these noises is concentrated on low frequencies and can penalize following analyses.
So, use of streamlined shape against wind made of acoustically invisible material, is the solution experimented todays.
Bozzolo, D.
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Untersuchung auf LKW-sensible akustische Merkmale [DAGA 2005 (München)]
D. Bozzolo and N. Dellea
[A]
Die Entwicklung der von den Lastkraftwagen (LKW) verursachten Strassenlärmbelastung längs der schweizerischen Nord-Süd-Achse unter Einwirkung der flankierenden Massnahmen zur Entlastung der Strasse hängt sowohl von der effektiv erreichten Verlagerung des LKW-Verkehrs von der Strasse zur Schiene als auch von anderen Faktoren ab. Dies sind z.B. technische Fortschritte im Fahrzeugpark (Motor, Pneus), Belagsveränderungen (Abnützung, Einbau von lärmarmen Belägen), effektiv gefahrene Geschwindigkeiten, LKW-Verkehrsregelung (erlaubte Fahrzeiten), u.s.w.
Für das Monitoring dieser Entwicklung werden an insgesamt sechs Standorten entlang der A2 und A13 akustische Immissionen des Strassenverkehrs nahe der Quelle messtechnisch kontinuierlich erfasst (siehe auch Referat von M.Balmer, BUWAL.
Mit der vorliegenden Arbeit wurden ausgewählte akustische Messdaten untersucht, um Signalmerkmale herauszufinden, welche besonders stark auf den LKW-Verkehr reagieren. Somit wurden sowohl Aspekte berücksichtigt, welche mit den Emissionen der LKW korreliert sind, als auch Lärmbelastungen, welche eher mit der LKW-Verkehrsregelung verknüpft sind.
Durch Vergleich von Lärmspektren während der für LKW erlaubten Fahrperioden mit einem Referenz-Spektrum ohne LKW-Einflüsse (hergeleitet während ausgewählter Zeitfenster Nachts und am Sonntag) und unter Verwendung von theoretisch hergeleiteten Ausbreitungsdämpfungen (siehe auch Referat von K.Heutschi, EMPA), konnte für die vier untersuchten Standorte und jeweils beide Fahrrichtungen der akustische Beitrag der LKW mittels eines geeigneten Algoritmus aus dem gesamten gemessenen Verkehrsspektrum herausgefiltert werden.
Diese bei jedem Messort experimentell in Terzen ermittelten und normierten Immissionspegel der LKW und der übrigen Fahrzeugen erlauben somit die Vorhersage des Leq - Pegels und der Immissionsspektren bei jedem Verkehrsverhältnis. Abweichungen zwischen gemessenen und auf dieser Basis nachberechneten Immissionen können Langzeit-Veränderungen der massgebenden Parameter (Fahrzeugpark, Belag, ...) erkennen lassen.
Braasch, J.
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Der Einfluß der Becherlänge bei Orgelpfeifen mit Durchschlagzungen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J. Braasch, C. Ahrens, J. Cottingham and T.D. Rossing
[A]
In einem Hörversuch wurde der Einfluß von interauralen Zeit- und Pegeldifferenzen bei der Lokalisationsunschärfe bestimmt. Der Testschall (weißes Rauschen, 20 ms-cos Rampe, 200-14000 Hz, 200 ms Tondauer) wurde über einem Kopfhörer dargeboten. Drei Außenohrkataloge wurden verwendet (Auflösung in der Horizontalebene jeweils 1):bei einem wurde die Phase bei 0 Azimut festgehalten, während der Betrag den gemessenen Richtungen entsprach, bei dem zweiten Katalog wurde hingegen der Betrag bei 0 Azimut festgehalten und die Phase variiert, der dritte Außenohrkatalog wurde nicht manipuliert. In einem adaptiven Experiment mußte die Versuchsperson bestimmen, ob sie den Testschall links oder rechts ausgelenkt wahrgenommen hatte. Folgende Schwellen wurden hierbei ermittelt: 1, Laufzeit- und Pegeldifferenzen; 2, nur Laufzeitdifferenzen; 3.5, nur Pegeldifferenzen. In einer weiteren Testsituation, in der zusätzlich ein Maskierer (500 ms weißes Rauschen) dargeboten wurde, erhöhten sich die Schwellen: 3, Laufzeit- und Pegeldifferenzen; 3.5, nur Laufzeitdifferenzen; 5, nur Pegeldifferenzen.
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Die Bedeutung von interauralen Zeit- und Pegeldifferenzen bei der Lokalisationsunschärfe [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J. Braasch and K. Hartung
[A]
Orgelregister mit Durchschlagzungen wurden erstmals Ende des 18. Jhs. entwickelt. Als Vorbild dienten mit hoher Wahrscheinlichkeit ostasiatische Mundorgeln, die thailändisch-laotische khaen und die chinesische sheng. Mehrere dieser Instrumente befanden sich seit dem 17. Jh. in europäischen Kunstkammern bzw. wurden im Laufe des 18. Jhs. von Reisenden aus jenen Ländern mitgebracht. Die neuen Orgelregister wurden rasch populär, allerdings fast ausschließlich in den deutschsprachigen Ländern. Am beliebtesten war das Register Klarinette, das man bis Ende des 19. Jhs. überwiegend mit durchschlagenden Zungen baute. Im Zuge der Orgelbewegung wurden jene Register seit den 1920er Jahren aus dem Orgelbau verdrängt, weil sie nicht dem Ideal der Barockorgel entsprachen, an dem sich die Protagonisten der Orgelbewegung orientierten. Bis in die 1980er Jahre wurden Register mit Durchschlagzungen nicht mehr gebaut, die entsprechenden Erfahrungen gingen verloren. Erst in den letzten Jahren kommen jene Register allmählich wieder in Mode. Der Einfuß der Becherlänge ist bei Registern mit Durchschlagzungen bis heu-te sehr umstritten. Erstmals wurden entsprechende Untersuchungen von Töpfer/Allihn (1888) durchgeführt. Seitdem hat sich die Forschung nicht mehr mit diesem Thema beschäftigt. Mit modernen computergestützten Meßmethoden wurden die Experimente von Töpfer/Allihn nachvollzogen und durch die Analyse von Fourier-Spektren und Einschwingvorgängen von Einzeltönen für verschiedene Becherlängen und für zwei Becherformen - zylindrich und konisch - erweitert.
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Die Lokalisationsunschärfe in Abhängigkeit des Signal- Störabstandes und dem Signaleinsatzzeitpunkt [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J. Braasch and G. Canévet
[A]
In einer virtuellen auditiven Umgebung wurde die Lokalisationsunschärfe eines maskierten Testschalls (weißes Rauschen, 20 ms-cos Rampe, 200-14000 Hz, 200 ms Tondauer Testschall bzw. 500 ms Tondauer Maskierer) von 5 Versuchspersonen gemessen. Es wurden verschiedene Nutz-Störabstande: 0, -5 und -10 dB, sowie die zeitliche Verzögerung des Signaleinsatzzeitpunktes gegenüber dem Einsatzzeitpunkt des Maskierers: 20, 50, 100 und 200 ms getestet. Dabei wurde ein nichtindividueller Außenohrenkatalog in 1 Auflösung in der Horizontalebene verwendet. In einem adaptiven Experiment mußte die Versuchsperson bestimmen, ob sie den Testschall links oder rechts von dem unmittelbar von vorne einfallenden Maskierer wahrgenommen hatte. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, daß die Lokalisationsunschärfe mit zunehmender Verzögerung des Signaleinsatzzeitpunktes kleiner wird: 0 dB Signal-/Störabstand: 4 bei 20 ms bzw. 2 bei 200 ms; -5 dB Signal-/Störabstand: 10 bei 20 ms bzw. 6 bei 200 ms. Bei einem Signalstörabstand von -10 dB steigt die Streuung zwischen den einzelnen Versuchspersonen stark an. Sie liegt bei einem Nutz-/Störabstand von -10 dB für alle Verzögerungen des Signaleinsatzzeitpunktes oberhalb von 15. [Die Versuche wurden innerhalb von PROCOPE (DAAD) am CNRS in Marseille durchgeführt.]
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Die Klais-Orgel in Kyoto und die akustischen Besonderheiten ihrer japanischen Register [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
J. Braasch and C. Ahrens
[A]
Unser Hörorgan ermöglicht uns, in gewissen Grenzen, auch Schallquellen zu orten, die in Anwesenheit weiterer Schallquellen aufgenommen werden. Um diese Eigenschaft auch in Lokalisationsmodellen simulieren zu können, werden bevorzugt Frequenzbänder oder Zeitabschnitte ausgewertet, in denen der zu ortende Schall ungestört empfangen wurde. Wie Hörversuche demonstrieren, ist der Mensch im Gegensatz zu solchen Modellen jedoch in der Lage auch die Position von Testschallen in der Horizontalebene zu bestimmen, bei der das Signal während der gesamten Dauer von einem Störsignal begleitet wird, das denselben Frequenzumfang hat wie das Testsignal. Die Einsatzzeitpunkte von Test- und Störschall müssen jedoch in diesem Fall unterschiedlich sein, damit der Testschall lokalisiert werden kann. Diese Voraussetzung wird in dem hier vorgestellten Modell ausgenützt. Die interauralen Zeitdifferenzen des Testsignals werden in 10 Frequenzbändern zwischen 300 und 1700 Hertz aus der Differenz der interauralen Kreuzkorrelation zwischen Gesamtsignal und Störsignals berechnet: $Psi _S= Psi _G- Psi _M$ Die Korrelationsfunktion des Störsignals wird hierbei aus dem Anteil bestimmt, der dem Testschall vorangeht. Dabei wird angenommen, daß die Eigenschaften des Störsignals sich nicht bei zusätzlicher Präsentation des Testschalls verändern. Um die Differenz der beiden Korrelationsfunktion problemlos bilden zu können, müssen Testschall und Störsignal unkorreliert sein. Dies ist in natürlichen Umgebungen die Regel. Das Modell ist nicht nur fähig Testschalle bei ähnlich niedrigen Signal-/Störabständen zu lokalisieren, wie es auch der Mensch vermag. Es können darüber hinaus weitere psychoakustische Effekte, wie zum Beispiel die Verschiebungen von Hörereignissen, die bei niedrigen Signal-/Störabständen oder der Verhallung von Signalen auftreten, gezeigt werden.
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Ein Lokalisationsmodell zur Simulation des menschlichen Hörens in Mehrschallquellen-Situationen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
J. Braasch
[A]
Die japanische Orgelregister-Sektion der Klais-Orgel in Kyoto, die neben den traditionellen deutschen und französischen Sektionen realisiert wurde, ist weltweit einzigartig. Sie enthält die Register: Hichiriki, Shakuhachi, Shinobue und Sho, die nach den entsprechenden japanischen Vorbildern angefertigt wurden. Während für das Shakuhachi- und das Shinobueregister Labialpfeifen verwendet wurden, kamen bei der Sho und Hichiriki die heutzutage äußerst selten im Orgelbau verwendeten Durchschlagzungen zum Einsatz. In der vorliegenden Untersuchung wurde die Akustik der japanischen Register mit der ihrer Vorbilder eingehend verglichen. Hierzu wurden Einzeltonaufnahmen der japanischen Register in Kyoto sowie von den entsprechenden traditionellen Instrumenten an der Geijutsu Deigaku University in Tokyo angefertigt. Der analytische Vergleich der Fourierspektren und der Einschwingvorgänge zeigt, daß auf dieser Basis die Akustik der Imitationen sehr gut mit der der traditionellen Instrumente übereinstimmt. Desweiteren konnte gezeigt werden, daß die Verwendung von Durchschlagzungen für die Sho und die Hichiriki bessere Ergebnisse liefert, als es mit den traditionell im Orgelbau verwendeten Aufschlagzungen möglich gewesen wäre. Dies trifft bemerkenswerter Weise nicht nur für die Sho, sondern auch für die Hichiriki zu, deren Original eine Gegenschlagzunge verwendet.
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Physikalische Modellierung von Orgelpfeifen mit Durchschlagzungen [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Braasch and S. Schmidt
[A]
Neben denen heutzutage überwiegend im Orgelbau verwendeten Aufschlagzungen gab es im 19. Jahrhundert einen zweiten, sehr verbreiteten Typus, die Durchschlagzunge. Diese ist im Gegensatz zur Aufschlagzunge so gebaut, dass die Zunge durch den Rahmen hindurchschwingen kann. Nachdem sie während der Orgelbewegung Anfang des 20. Jahrhunderts verbannt war, erfreut sie sich mittlerweile wieder zunehmend an Beliebtheit. Da sich Durchschlagzungen akustisch jedoch anders verhalten als Aufschlagzungen, können nicht einfach die gleichen Maße für Stiefel und Becher verwendet werden. Aus diesem Grund werden die akustischen Eigenschaften beider Zungentypen mit eindimensionalen physikalischen Modellen simuliert, um die optimalen Stiefel und Bechermaße ermitteln zu können.
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Using a combined localization/detection model to simulate human localization performance near the masked threshold level [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Braasch
[A]
Recently, it was shown that the perceptual lateralization of a partly masked target can be simulated using the interaural cross-correlation difference (ICCD) model [Braasch, J. Acoust. Soc. Am. 108, 2597 (2000)]. In this model, the ITDs of a target are calculated from the difference in the interaural cross correlation (ICC) of the total sound target+distracter) and the ICC of the distracter alone, which is calculated from the part of the distracter that precedes the target. However, in some listening conditions the target level was below the masked detection threshold level. To be able to simulate those conditions a detection threshold model was implemented into the localization model. Now, the localization process is only triggered, when the target is detected. Otherwise the position of the sound source is determined according to a behavioral pattern. The detection stage is based on an on- and offset detection algorithm that analyzes the derivative in time. For the simulation of the binaural conditions, the equalization-cancellation model (EC) algorithm of Durlach was included into the model. It can be shown that for target levels above the masked detection threshold the on-/offset detection algorithm is accurate enough to trigger the subtraction process of the ICCD algorithm. Furthermore, the simulation of the clustering and scattering effects, which are localization patterns observed for low target-to-distracter ratios, could be improved.
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Lokalisationsmodelle des binauralen Hörens [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Braasch
[A]
In most auditory localization tasks and many detection tasks mankind benefits from having two ears. To be able to predict, explain and simulate the advantage of having two ears, binaural models were developed. This presentation is a brief introduction to the existing model algorithms. Both classical lateralization algorithms like the Jeffress model and recent approaches to simulate human localization in three dimensions will be addressed.
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Zur Entwicklung der Mensurierung von Orgelregistern mit Durchschlagzungen: Eine Analyse aus heutiger Sicht [DAGA 2003 (Aachen)]
J. Braasch
[A]
Die Mensuren für Durchschlagzungen wurden mit ihrer Verbreitung im 19. Jahrhundert üblicherweise auf Basis theoretischer und experimenteller Untersuchungen von Wilhelm Weber und Johann Gottlob Töpfer berechnet. Dabei gilt vor allem Töpfer als Begründer mathematisch/physikalisch motivierter Mensuren. Einige Größen in Töpfers Mensuren mußten jedoch weiterhin nach praktischen Erfahrungen bestimmt werden, da die damaligen Theorien zur Bestimmung dieser Größen nicht geeignet waren. In dem Vortrag wird gezeigt, wie diese Größen mittlerweile auch theoretisch bestimmt werden können. Dabei wird unter anderem ein eigens für diesen Zweck entwickeltes physikalisches Modell mit nichtlinearen Komponenten vorgestellt (Braasch und Schmidt, DAGA 2002), das iterativ im Zeitbereich gelöst werden kann. In diesem Modell wird die Kopplung der Zunge mit dem Resonator und dem Stiefel für verschiedene Größen und Becherformen simuliert. In dem Beitrag werden auch Fehlannahmen aufgegriffen, die bei der Erstellung der historischen Mensuren gemacht wurden. So wurde etwa bei der Verwendung Webers Formel zur Bestimmung der Becherlänge nicht bedacht, daß diese zur Erzeugung von Zungenpfeifen entwickelt wurde, deren Frequenz auch bei Temperaturschwankungen möglichst stabil bleiben sollte. Es wäre allerdings oft vorteilhafter gewesen, die Becherlänge so zu dimensionieren, daß der Resonator bestimmend für die Frequenz der Zungenpfeife ist. Dadurch wäre vermieden worden, daß sich die Durchschlagzungen bei Temperaturschwankungen gegenüber den Labialpfeifen verstimmen; ein Problem, dass nicht nur oft angesprochen wurde, sondern wahrscheinlich auch später mit zur Aufgabe dieses Registertyps geführt hat.
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Die akustische Kopplung von Resonatorbechern an Aufschlagzungen [DAGA 2003 (Aachen)]
S. Schmidt and J. Braasch
[A]
Bei der Simulation von Orgelpfeifen mit Aufschlagzungen wird von einem nichtlinearen Oszillator und einem linearen Resonator ausgegangen. Aufgrund der Nichtlinearit''at scheiden Frequenzbereichsmodelle zur Untersuchung der physikalischen Vorg''ange aus; dies betrifft aufgrund der ver''anderlichen Oszillatorreflektanz auch den Resonator. Hierbei verschwindet neben der Linearit''at auch die Zeitinvarianz. Mit Hilfe von fluidmechanischen Gleichungen und einer modifizierten Schwingungs-Differentialgleichung wurde der Oszillatorteil im Zeitbereich brauchbar nachgebildet; auch beim Resonator besitzt man mit Digitalen Wellenleitern eine leistungsf''ahige Implementierungsm''oglichkeit. Kompliziertere Resonatorstrukturen, die aus konischen und zylindrischen Segmenten zusammengesetzt sind, werden durch ein Scheibenmodell approximiert. Hiervon profitiert man vor allem bei der Simulation der Becher von Regalregistern. Im hier vorgestellten Projekt wurde untersucht, wie beide Teilmodelle geeignet gekoppelt werden k''onnen, um zu einer besseren Anschauung des Schwingungsvorgangs der Zunge zu gelangen. Dazu wurden Messungen an vier verschiedenen Regalresonatorbechern vorgenommen. Mit dem existierenden Modell konnten die gemessenen Werte gut reproduziert werden.
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Untersuchung zur Ausprägung der Lokalisationsdominanz in Abhängigkeit von der Signalbandbreite [DAGA 2003 (Aachen)]
J. Braasch
[A]
Die Lokalisationsdominanz - als ein Teilaspekt des Präzedenzeffektes - beschreibt die Eigenschaft unseres Gehörs, ein Schallsignal auch dann präzise orten zu können, wenn dieses durch eine oder mehrere Reflexionen begleitet wird (Gesetz der ersten Wellenfront). Die Tatsache, daß die Lokalisationsdominanz bei sinusförmigen Signalen, wenn überhaupt, nur bedingt auftritt, läßt den Schluß zu, daß es sich um einen frequenzbandübergreifenden Effekt handelt. Um dieses näher zu ergründen, wurde ein Hörversuch durchgeführt, bei dem die wahrgenommene Lateralisation eines Rauschimpulses (200 ms Dauer, 500 Hz Mittenfrequenz, 20 ms Ein- und Ausschaltflanke, 0.3 ms interaurale Zeitdifferenz, ITD) in Anwesenheit einer einzelnen Reflexion ( ms ITD) untersucht wurde. Variiert wurde dabei die Verzögerungszeit der Reflexion, das sogenannte Interstimulus-Intervall (ISI, 1-4 ms) und die Bandbreite der beiden Rauschsignale (100 Hz, 200 Hz und 400 Hz). Die Daten der sechs Versuchspersonen zeigen deutlich, daß der Effekt der Lokalisationsdominanz mit Vergrößerung der Bandbreite verstärkt wird. Bei der kleinsten verwendeten Bandbreite (100 Hz) ist die Lokalisationsdominanz bei einem Teil der Versuchspersonen überhaupt nicht mehr zu beobachten, während bei den übrigen Teilnehmern das Signal zwar immer auf der Seite des Direktschalls wahrgenommen wird, der Hörereignisort bei Veränderung des ISIs aber stark mit der Periode des Signals variiert. Die Daten konnten mit einem Modell basierend auf dem Lindemann-Algorithmus - der um frequenzbandübergreifende Mechanismen erweitert wurde - erfolgreich simuliert werden.
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Evaluierung von Räumen anhand binauraler Aktivitätsmuster [DAGA 2003 (Aachen)]
W. Hess, J. Braasch and J. Blauert
[A]
Die Ausgangsgrößen der Rechenmodelle zur Lokalisierung von Schallquellen werden meist als Korrelogramm, dem sogenannten Binauralen Aktivitätsmuster, dargestellt. In dieser Arbeit wurde untersucht, inwieweit binaurale Messungen von Raumimpulsantworten und deren kopfbezogene Bewertung mittels Binauraler Aktivitätsmuster zur qualitativen Beurteilung der akustischen Eigenschaften von kleinen Räumen, Konzertsäälen und Autos benutzt werden können. Um eine entsprechende Evaluierung durchführen zu können, musste die Darstellungsweise der Aktivitätsmuster optimiert werden, damit wichtige Parameter wie beispielsweise Nachhallzeit und initial time-delay gap ersichtlich werden. Als erforderliche Erweiterungen bezüglich der bestehenden Modelle von Lindemann (1986) und Gaik (1993) erwiesen sich (i) die Skalierung des Maximums in jedem Zeitfenster in Dezibel, um die späten Reflexionen sichtbar zu machen, (ii) eine gehörgerechte Integration über verschiedene Frequenzbänder und (iii) die farbliche Darstellung der binauralen Aktivitätsmuster, um die Elevation und Vorne-Hinten-Richtung der Reflexionen zu visualisieren.
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Modeling the Precedence Effect for Noise Bursts of Different Durations [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Braasch and J. Blauert
[A]
Recently, a number of binaural models have been applied to explain the precedence effect for experiments using click pairs without the need of contralateral-inhibition elements as was proposed by Lindemann in 1986. These findings raised the question of to what extent those types of models are able to explain experiments for lead-lag pairs with longer durations. The simulation revealed that models which simulate the precedence effect by using the special characteristics of the auditory periphery (Hartung and Trahiotis, 2001) or by focusing on the spectral-dominance region (Tollin, 1998) fail when stimuli of longer duration than clicks are used, while a modified Lindemann model still shows satisfactory results. In principle, the modification consisted of alternating the combined algorithm to process interaural level differences and interaural time differences into two separate ones. In the model simulation, it was unnecessary to consider cross-frequency-band interaction like the second coincidence weighting of Stern et al. (1988), and it was sufficient to estimate the average of the outputs of the frequency bands involved. However in order to simulate the data for the ongoing (non-impulsive) stimuli, the degree of inhibition, which was originally adjusted to simulate the precedence effect for click pairs, had to be increased considerably. These findings indicate that the degree of inhibition increases dynamically with the exposure time of the stimulus.
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Expression Devices in Pipe Organs [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Braasch and S. Schmidt
[A]
In principle, three different swell systems are known in organs: the wind swell, the door swell, and the crescendo wheel. With the wind swell, the wind pressure supplying the pipes is changed using a variable valve in order to enable the organ to be played dynamically. Using the door swell, a similar effect is produced by enclosing a number of organ stops in a wooden cabinet, which has doors that can be shut to soften the sound of the pipes inside. The crescendo wheel is a device that allows the organ player to activate or deactivate organ stops successively by a foot mechanism. In this investigation, several swell systems were measured acoustically for their efficiency. The crescendo wheel was found to be most effective and for frequencies around 2 kHz the increase in sound pressure level could be up to 50 dB between the softest and the loudest adjustment. The maximum dynamic range for the wind and the door swells was approximately 10 dB in the same frequency range. While the dynamic range is lower for the wind swell and the door swell, their advantage is the continuous variability. For all three systems, the dynamic range was dependent on frequency, in a similar way as it is found for orchestral instruments. The effects of the wind and the door swells are quite similar, and the reason why wind swells went out of fashion is probably because they can be successfully applied only to free-reed stops, while the door swell can be applied to all kinds of stops simultaneously.
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Ein binaurales Modell zur Evaluierung von Stereoaufnahmetechniken [DAGA 2006 (Braunschweig)]
J. Braasch
[A]
Ein binaurales Modell wurde zur Beurteilung verschiedener Stereoaufnahmetechniken (AB, ORTF, MS, und XY) herangezogen. Hierzu analysiert das Modell die interauralen Zeitdifferenzen mittels einer Kreuzkorrelation und die interauralen Pegeldifferenzen mit einem Algorithmus, der auf Exzitations/Inhibitionszellen basiert. Neben der wahrgenommenen Position der mit dem Stereoverfahren reproduzierten Schallquelle kann das Modell auch die räumliche Ausdehnung der Hörereignisse schätzen. Hierzu bestimmt das Modell
die Kohärenz beider Ohrsignale und die Übereinstimmung der geschätzten Positionen für verschiedene Frequenzbänder und Analysemethoden (interaurale Zeit- und Pegeldifferenzen). Das Modell enthält auch Module, die mittels Inhibitionseinheiten den Präzedenzeffekt simulieren. Auf diese Weise können die
Aufnahmeverfahren auch in realen Umgebungen analysiert werden, und nicht nur unter reflexionsarmen 'Idealbedingungen'. Die Modellanalyse zeigt, wie die Hörereignisbreite beim Laufzeitverfahren (AB, ORTF) künstlich aufgeweitet wird, ein Effekt, der in der Tonmeistertradition durchaus erwünscht ist. Das Modell simuliert unter anderem auch, wie die Lokalisationskurve bei der Wiedergabe komprimiert wird. Einerseits kann so die gesamte Bühnenbreite räumlich erfaßt werden, andererseits wird der Zusammenbruch des Summenlokalisationseffektes vermieden, der bei zu breit gewählter Stereobasis (90 Grad anstatt 60 Grad) auftreten kann.
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Eine virtuelle Umgebung zur Simulation von mikrophonbasierten stereophonen Aufnahmeverfahren [DAGA 2006 (Braunschweig)]
J. Braasch
[A]
In lautsprecherbasierten virtuellen Umgebungen ist es meist das Ziel eine reale Umgebung nachzuahmen oder zumindest eine künstliche Umgebung zu realisieren, die plausibel klingt. Die Position der Schallquellen im Raum wird dabei in der Regel ausschließlich über Pegeldifferenzen kodiert. In klassischen, in der Tonmeistertradition stehenden Mikrophonaufnahmeverfahren dagegen erfolgt die Kodierung der Schallquellenpositionen oft über zusätzliche Laufzeitunterschiede zwischen zwei oder mehreren Kanälen. Die hier vorgestellte virtuellen Umgebung basiert auf der Simulation solcher Verfahren. Das Ziel ist dementsprechend nicht die Auralisierung einer realen akustischen Umgebung sondern die Simulation von klassischen stereophonen Aufnahmeverfahren. Hierzu werden virtuelle Mikrophone mit wählbarer Richtcharakteristik und Raumorientierung in einer im Rechner generierten Umgebung plaziert. Die Übertragungsfunktionen zwischen jeder Schallquelle und jedem Mikrophon wird aus der Distanz zwischen beiden und der Orientierung des Mikrophons zur Schallquelle bestimmt. Frühe Raumreflexionen werden mit Hilfe der Spiegelschallquellenmethode simuliert, während der späte Nachhall mit einem Netzwerk generiert wird, das aus Rückkopplungsschleifen und Verzögerungseinheiten besteht. Die Umgebung wurde in der Programmiersprache C++ implementiert (Apple OSX) und steuert eine 24-Kanalanlage an, deren Lautsprecher auf vier verschieden hohen Ebenen installiert wurden.
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The Telematic Circle – a university based collaboration for music performances over the internet [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Braasch
[A]
Distributed music performances over the Internet have recently gained in popularity. To promote live music collaborations over the internet and address current technological insufficiencies, the project team formed a university-based interest group, the Telematic Circle, that is focusing on educational aspects of telematic music. Currently, RPI, Stanford University, McGill University University of California San Diego are among the partners. In this talk, the main concepts and latest developments of the Telematic Circle will be presented including a system that is used to project musicians in two or more co-located venues into a shared virtual acoustic space. In this space the sound of the musicians is captured using spot microphones. Afterward, it is projected at the remote end using spatialization software based on virtual microphone control (ViMiC) and an array of loudspeakers. In order to simulate the same virtual room at all co-located sites, the ViMiC systems communicate using the OpenSound Control protocol to exchange room parameters and the room coordinates of the musicians.
Bradter, C.
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Die Berücksichtigung unterschiedlicher akustischer Objekte bei der Lautheitsbestimmung für komplexe zeitlich variable Schalle [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Bradter and K. Hobohm
[A]
Komplexere Lautheitsbestimmungverfahren führen eine Erregungssynthese durch, leiten spezifische Lautheiten ab und kombinieren diese zur Gesamtlautheit. Dabei wird das Signal als ein akustisches Ganzes betrachtet.
Der Gehörapparat hingegen analysiert das Signal, identifiziert akustische Objekte und bewertet diese unterschiedlich. Die Umsetzung dieses Zusammenhangs bei der Lautheitsbestimmung verspricht einen der Wahrnehmung besser angenäherten Lautheitswert für die Gesamtlautheit und die Möglichkeit, relative Lautheiten gleichzeitig erklingender akustischer Objekte zu bestimmen.
Das hier vorgestellte Verfahren konstruiert aus Prinzipien von auf Erregungssynthese basierenden Lautheitsbestimmungsverfahren ein neues Verfahren, das unterschiedliche akustische Objekte berücksichtigt. Die Objekte müssen dazu allerdings getrennt vorliegen.
Es wird für jedes Objekt einzeln und für das Gesamtsignal eine Erregungssynthese durchgeführt. Die momentane Gesamterregung beeinflusst dabei die Ausprägung der Einzelerregungen. Für die Erregungsbestimmung eines Objekts, wenn ein anderes gleichzeitig erkling, werden die Einzelerregungen in Abhängigkeit ihrer Verhältnisse zueinander nach unterschiedlichen Prinzipien kombiniert. Diese Erregung bildet die Basis für die Bestimmung spezifischer Lautheiten und die Kombination derselben zu der Gesamtlautheit.
Das Verfahren erfordert die Berechnung von vier Erregungsmustern für die Bestimmung der Lautheit eines beteiligten Objektes. Für jedes beteiligte Objekt muss das Verfahren neu durchlaufen werden. Dasselbe gilt, wenn der Pegel eines der beteiligten Objekte verändert wird.
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Individuelle Wahrnehmungsstrategien bei der Lokalisation von Schallen [DAGA 2008 (Dresden)]
K. Hobohm and C. Bradter
[A]
Zur Untersuchung des Einflusses von Kopfbewegungen auf die Schallquellenlokalisation führten wir einen Test mit 25 Versuchspersonen durch. Ein kurzes Sprachbeispiel und eine Klick-Sequenz wurden den Versuchspersonen als reale und als virtuelle Schallquellen aus unterschiedlichen Richtungen vorgespielt. Während sie die Richtungen feststellen sollten, aus denen sie den Schall zu hören glaubten, wurden ihre Kopfbewegungen mit einem Headtracker aufgezeichnet. Die zeitliche Auflösung betrug dabei 20ms, die Positionsauflösung lag bei ca. 0.1 - 0.5 mm. Jede Versuchsperson beurteilte 100 Schalle aus 50 unterschiedlichen Richtungen.
Die Daten des Headtrackers wurden nach unterschiedlichen Kriterien systematisiert und mit den Lokalisationsfähigkeiten in Verbindung gesetzt. Dabei interessierten vor allen die Beispiele, die schwierig zu lokalisieren waren. Eindeutige Verbindungen zwischen den Kopfbewegungen und dem Lokalisationserfolg waren jedoch nicht zu beobachten. Es ergab sich aber eine Tendenz bei virtuellen Schallquellen. Wurden die Ohren während der Schallwiedergabe gegenläufig zueinander bewegt, wurden virtuelle Schallquellen eher wahrgenommen als wenn die Ohren parallel zueinander bewegt wurden.
Bräcker, T.
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Subjektive Einschätzung der Sprechstimme und der Hörumgebung in universitären Seminarräumen [DAGA 2005 (München)]
M. Meis, C. Hilge, C. Nocke, T. Bräcker, V. Lammers, M. Lützen, R. Machner, M. Mühlhan, A. Müller, B. Silge, W. Wempe, S. Wolter and A. Schick
[A]
Im Rahmen einer feldexperimentellen Studie wurden insgesamt N=311 Studenten zur Hörsamkeit von universitären Seminarräumen befragt. Basierend auf dem laborexperimentellen Ansatz von Meis & Nocke und Befunden einer kanadischen Feldstudie von Hodgson & Kennedy wurde ein Fragebogen entwickelt, der zum einen reiznahe Items zur Bewertung der Sprechstimme (z.B. ''hallig'' vs. ''trocken'', ''klirrend vs. gedämmt'') und zum anderen Skalen zur Bewertung der Hörumgebung enthielt (z.B. genereller Hörkomfort, Störgeräusche). Nach einem raumakustischen Screening wurde für ein varianzanalytisches Modell die Befragung in insgesamt sechs raumakustisch unterschiedlichen Seminarräumen durchgeführt.
Die Seminarräume unterschieden sich signifikant sowohl hinsichtlich der gemittelten Nachhallzeiten als auch hinsichtlich des Nachhallverlaufs. Beide Parameter schlugen sich in den subjektiven Bewertungen der befragten Personen nieder. So wurden Räume, die ein Maximum der Nachhallzeit im Frequenzbereich zwischen 500 Hz und 4 kHz aufwiesen, zwar klanglich als angenehmer bewertet als Räume, deren Maximum der Nachhallzeit unterhalb von 250 Hz lag, jedoch wurde die Geräuschkulisse durch Kommilitonen in den erstgenannten Räumen als störender empfunden. Implikationen für die angewandte Lehr-Lernforschung und die Möglichkeit einer Ferndiagnose durch psychometrisch geprüfte Befragungsinstrumente werden abschließend diskutiert.
Brand, J.-F.
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Surface radiated noise of exhaust systems – Structural Transmission Loss Test rig, Part I [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J.-F. Brand and D. Wiemeler
[A]
The sound radiation from exhaust systems can be divided into three categories: The tailpipe noise, the noise transmitted through the hanger and the surface radiated noise. The radiation from the tailpipe influences the pass-by test as well as the radiation from other sources like the engine and the wheels. The surface radiated noise and the noise transferred through the hanger generally do not influence the pass-by test but they represent a subjective noise problem.
Measurements of surface radiated noise from exhaust systems currently require two rooms: one to isolate the engine against the exhaust system, and another, an anechoic chamber, to measure the radiated noise. The results are the radiated sound pressure or the sound power. These results depend on the noise source as well as on the geometry of the surroundings.
This paper deals with an innovative measurement procedure for radiated sound power which is independent of the geometry of the surroundings and the source. The measurement still requires an anechoic chamber but no extra facilities to house an engine. A simple speaker serves as the noise source. The measurement result is a transfer function of the structure. Noise mapping is possible as well as the calculation of the modal damping. Using this test rig it is also possible to separate air resonances from structural resonances. This test rig is not meant to replace the acoustics engine test rig, but to complement it.
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Innovative products for limitation of surface radiated noise from exhaust systems of vehicles [DAGA 2005 (München)]
J.-F. Brand
[A]
These days, the trend of engineering from exhaust systems leads to changes in design from round, stiff, acoustically advantageous structures to flat, acoustically unfavorable parts which are used because of restrictions in design space. Double layer technologies of muffler which had been used in the past for noise damping are shifted to single layered materials due to costs and manufacturing processes. Cast iron, which is used for manifolds, is replaced by metal sheets with thin thickness because of thermal and lightweight reasons. These actions mean regular increasing noise radiation. New technologies are requested to ensure the sound quality.
This paper outlines the physical phenomena of multiple layered metal sheets and their acoustic behaviour as well as innovative low cost solutions with high performance to reduce the acoustical radiation. A surface damping element is presented and topography optimizer tools, like OptiStruct from Altair Engineering, are shown. The investigations are based on exhaust system parts from vehicles, but the solutions can also be used in other areas of engineering where expenses, thermal or hygienic reasons avoid the use of damping materials.
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Luftsäulenresonanzen in Abgasanlagen und der Einfluß auf den über Oberflächen abgestrahlten Schall [DAGA 2006 (Braunschweig)]
J.-F. Brand and S. Schwarzwälder
[A]
Die Entwicklung von Kraftfahrzeugen führt zu einer Vielzahl an zusätzlichen komplexen Komponenten, die u. a. der passiven und aktiven Sicherheit dienen oder dem Komfort. Dadurch verringert sich zunehmend der Bauraum und damit die Designfreiheit der einzelnen Komponenten. Gleichzeitig hat sich das Fahrzeuggewicht durch zusätzliche Komponenten innerhalb der letzten 20 Jahre um 40 - 50 % erhöht. Im Bereich der Abgasanlagen geht der Trend zu flachen Geometrien, die sich dem Unterboden anpassen. Dieses führt zu einer deutlichen Steigerung des Gewichtes um mehr als 100 % gegenüber einem runden Design. Damit ergeben sich Kostensteigerungen durch mehr Material, das einen Anteil von ca. 50 % der Gesamtkosten hat. Unter den Randbedingungen des globalen Marktes, der mit Kostensteigerungen des Stahlpreises zu kämpfen hat, ein unerwünschter Effekt. Die genaue Kenntnis der Anregung, der Übertragungsfunktion und des Abstrahlungsverhaltens der Bauteile ist daher wichtig, um Bauteile ohne Verlust in der akustischen Performance kostengünstig auszulegen.
Bisherige Veröffentlichungen konzentrieren sich auf den Übertragungsfunktion des Bauteils. In diesem Paper soll auf eine spezielle Art der Anregung der Struktur eingegangen werden - die Luftsäulenresonanz. Stehende Wellen in der Abgasanlage beeinflussen nicht nur das Mündungsgeräusch, auch die direkte Abstrahlung über die Oberflächen wird deutlich beeinflusst.
Dieses Paper zeigt die physikalischen Mechanismen, deren Einfluss auf den über Oberflächen abgestrahlten Schall und Möglichkeiten der experimentellen und analytischen Analyse - und Abhilfemaßnahmen. Erläutert werden die Maßnahmen an einem ausgeführten Beispiel.
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Übertragungsverhalten von Flex-Elementen in Abgasanlagen bei Frequenzen bis 5000Hz [DAGA 2008 (Dresden)]
H.-J. Kammer, M. Fallen and J.-F. Brand
[A]
Flexible Elemente werden in Abgasanlagen von Straßenfahrzeugen eingesetzt, um Bewegungen des Motorblocks von der Abgasanlage zu trennen. Diese entstehen z.B. durch Lastwechsel-Reaktionen, aber auch durch Schlechtweganregungen oder weitergeleiteten Vibrationen. Diese Flex-Elemente werden als steife, selbst tragende Elemente ausgeführt oder als weiche Elemente, die eine zusätzliche Aufhängung der Abgasanlage erfordern. Die Bauteile werden bisher auf tieffrequente Schwingungen deutlich unterhalb von 500Hz ausgelegt. Das akustische Übertragungs-Verhalten oberhalb dieser Frequenz ist noch nicht näher untersucht worden.
Bedingt durch zunehmende Anteile an höherfrequenten Schwingungen, z.B. durch Verwendung von Turboladern mit größeren Toleranzbreiten oder Einspritzsystemen bei direkt einspritzenden Benzinmotoren, ist es nötig, diese Bauteile geeignet zu beschreiben. Da bisher keine geeigneten theoretischen Modelle existieren, wird das Betriebsverhalten der Bauteile experimentell beschrieben. Die gemessenen Daten sind dann Eingabegrößen für die Berechnung mit der Finite Elemente Methode. Ziel ist es, die Anzahl von Prototypen und Tests und damit Entwicklungszeiten zu reduzieren und die Bauteile bereits frühzeitig in einer Entwicklung robust gegen Störgeräusche zu machen.
Gezeigt wird dazu ein neuer, innovativer Prüfstand, der basierend auf der Verwendung der Vierpol-Theorie das akustische Übertragungsverhalten der Flex-Elemente unabhängig von den Randbedingungen bis 5000Hz beschreibt. Verschiedene konstruktive Parameter der Flex-Elemente wie Länge und Durchmesser werden untersucht und dargestellt.
Brand, S.
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Ultraschallgewebecharakterisierung - Methoden zur system- und operatorunabhängigen Bestimmung quantitativer Parameter [DAGA 2003 (Aachen)]
K.-V. Jenderka, S. Brand, L. Köthe, M. Zacharias and H. Heynemann
[A]
Biologisches Gewebe stellt sich in der Sonographie als eine Kombination aus zufällig und quasi regelmäßig angeordneten akustischen Streuern dar. Neben der Beurteilung der Morphologie sind die Änderungen der akustischen Eigenschaften des Gewebes durch pathologische Veränderungen des Gewebezustandes Grundlage der sonographischen Diagnostik. In vielen Fällen kann die Verschiebung der akustischen Eigenschaften nicht oder nur sehr schwer im konventionellen B-Bild visualisiert werden. Durch Ausnutzung der im B-Bild nicht verfügbaren frequenzabhängigen Signalkomponenten, können zusätzliche Informationen zur Unterstützung der Diagnostik extrahiert werden. Voraussetzung ist in jedem Fall der Zugang zu den hochfrequenten Ultraschallechosignalen einschließlich der exakten Charakteristik der laufzeitabhängigen Verstärkung und die Korrektur der Schallfeldcharakteristik. Unter den genannten Bedingungen sind mit Einschränkungen auch Roh-Daten zur Parameterschätzung geeignet. Anhand von Phantommessungen sowie in vitro und in vivo Untersuchungen werden die Methoden zur Korrektur von Systemeigenschaften und zur Bestimmung der quantitativen Gewebeparameter gezeigt. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit gegenüber Störungen in der Schallfeldgeometrie und der notwenigen Bandbreite (Frequenzen größer 7 MHz) sind in naher Zukunft klinische Anwendungen vor allem an sonographisch gut zugänglichen Organen wie Hoden, Prostata (TRUS), Schilddrüse und Parotis, sowie bei intraoperativen Applikationen und für in vitro Experimente zu erwarten.
Brand, T.
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Eignung des Göttinger und des Oldenburger Satztests für die Bestimmung von Verständlichkeitsfunktionen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
T. Brand and B. Kollmeier
[A]
Die Sprachmaterialien des Göttinger Satztests und des Oldenburger Satztests sind auf eine maximale Steigung der Verständlichkeitsfunktion im Störgeräusch optimiert, wodurch eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung der Sprachverständlichkeitsschwelle bei vorgegebener Meßzeit ermöglicht wird. Da die Verständlichkeitsfunktion durch die Schwelle allein nur unzureichend bestimmt ist, wird in dieser Studie neben der Sprachverständlichkeitsschwelle auch die Steigung der Verständlichkeitsfunktion bestimmt. Um hierfür eine möglichst effektive Verteilung der Darbietungspegel zu erreichen, bieten sich adaptive Pegelsteuerungen an. Verschiedene adaptive Pegelsteuerungen für Satztestverfahren wurden mit Simulationen und Messungen an Normal- und Schwerhörenden untersucht. Dabei wurden sowohl Verfahren betrachtet, die allein für die Bestimmung der Sprachverständlichkeitsschwelle geeignet sind, als auch Verfahren, mit denen sich Schwelle und Steigung der Verständlichkeitsfunktion gleichzeitig bestimmen lassen. Weil beim Oldenburger Satztest die Sätze weniger vorhersagbar sind als beim Göttinger Satztest, ist beim erstgenannten die Anzahl der statistisch unabhängigen Wörter (Stichproben) pro Satz höher. Wegen der erhöhten Anzahl von Stichproben wurde für den Oldenburger Satztest deshalb eine erhöhte Effizienz zu erwartet. Es zeigte sich allerdings, daß dieser Effekt durch die adaptive Pegelsteuerung gestört wird. Die Konsequenzen dieser Befunde für die praktische Sprachaudiometrie werden diskutiert.
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Einfluß verschiedener Parameter auf die Sprachverständlichkeit im Störgeräusch [DAGA 2000 (Oldenburg)]
K. Wagener, T. Brand and B. Kollmeier
[A]
In der Audiologie gibt es Bestrebungen, die verwendeten audiologischen Verfahren in Europa zu harmonisieren (EU-Projekt NATASHA). Abgesehen vom unterschiedlichen Sprachmaterial gibt es in den unterschiedlichen Ländern verschiedene Herangehensweisen, die Sprachverständlichkeit von Sätzen in Rauschen zu bestimmen. Daher wird untersucht, inwieweit die unterschiedlichen nicht sprachlich bestimmten Meßparameter das Ergebnis von sprachaudiometrischen Tests beeinflussen: Mit Hilfe des Oldenburger Satztests (Wagener et al., 1999, Zeitschrift für Audiologie, Vol. 1-3) wird der Einfluß verschiedener Parameter auf die charakterisierenden Größen von Sprachverständlichkeitsmessungen untersucht. Es werden die Sprachverständlichkeitsschwelle (L50: Signal-Rausch-Verhältnis, bei dem 50% verstanden wurde) und Steigung der Diskriminationsfunktion sowohl für listenspezifische als auch für wortspezifische Diskriminationsfunktionen sowie der j Faktor (Anzahl der statistisch unabhängig verstandenen Teile eines Satzes, nach Boothroyd und Nittrouer, 1988, J. Acoust. Soc. Am., Vol. 84(1) ein Maß für die Vorhersagbarkeit des Sprachmaterials) mit Normal- und Schwerhörenden untersucht. Als Parameter werden das Störgeräusch (Oldenburger Rauschen, ICRA-Rauschen sowohl unmoduliert als auch mit Modulationen), das adaptive Meßverfahren (Rauschpegel konstant, Satzpegel konstant, kontinuierliches Rauschen, in Satzpausen unterbrochenes Rauschen) sowie die jeweils festen Pegel (Rauschen bzw. Satzpegel) variiert. Um Meßergebnisse dieser Art auf andere Sprachtests übertragen zu können, wird eine modellbasierte Abhängigkeit der Ergebnisse von den veränderten Parametern benötigt. Gerade in der Bemühung um vergleichbare Verfahren ist die Modellierung von Sprachverständlichkeit sinnvoll. Daher werden erste Ansätze zur Modellierung der Ergebnisse vorgestellt.
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Einfluß von Störgeräusch und Meßprozedur auf die Sprachverständlichkeit bei Schwerhörenden [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
K. Wagener, T. Brand and B. Kollmeier
[A]
Ausgehend von den Messungen mit normalhörenden Probanden (Wagener et al., DAGA2000) wird untersucht, inwieweit die unterschiedlichen nicht sprachlich bestimmten Meßparameter wie absoluter Pegel, Art des Rauschens und der Darbietung das Ergebnis von sprachaudiometrischen Tests bei Schwerhörenden beeinflussen: Mit Hilfe des Oldenburger Satztests (Wagener et al., 1999, Zeitschrift für Audiologie, Vol. 1-3) wird der Einfluß verschiedener Parameter auf die charakterisierenden Größen von Sprachverständlichkeitsmessungen untersucht. Es werden die Sprachverständlichkeitsschwelle (L50: Signal-Rausch-Verhältnis, bei dem 50% verstanden wurde) und die Steigung am L50 untersucht. Als Parameter werden das Störgeräusch (Oldenburger Rauschen, ICRA-Rauschen sowohl unmoduliert als auch mit unterschiedlich starken Modulationen), das adaptive Meßverfahren (Rauschpegel konstant, Satzpegel konstant, kontinuierliches Rauschen, in Satzpausen unterbrochenes Rauschen) sowie die jeweils festen Pegel (Rauschen bzw. Satzpegel) variiert. Es zeigt sich im Gegensatz zu den Normalhörenden ein Aufspalten der schwerhörenden Probanden in drei Gruppe bei der Messung mit stark moduliertem Störgeräusch. Die erste Gruppe zieht einen vergleichbaren relativen Gewinn an Verständlichkeit aus den Modulationstälern (15 dB S/N Verbesserung der Sprachverständ-lichkeitsschwelle gegenüber nicht moduliertem Störgeräusch) wie die Normalhörenden. Die zweite Gruppe zeigt einen reduzierten relativen Gewinn an Verständlichkeit durch die Modulationen von ca. 7 dB S/N. Die dritte Gruppe der schwerhörenden Probanden kann keinen Verständlichkeitsgewinn aus den Modulationen ziehen. Es wird untersucht, inwieweit diese Messungen mit modulierten Störgeräuschen die gestörte Zeitverarbeitung der schwerhörenden Probanden widerspiegelt. Die Ergebnisse aus den Sprachverständlichkeitsmessungen werden daher mit psychoakustischen Messungen zur Modulationsdetektion verglichen.
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Application of psychoacoustical models for speech intelligibility prediction
B. Kollmeier, T. Brand, K. Wagener and R. Beutelmann
[A]
Hearing-Impaired listeners have tremendous communication problems in a cocktail party situation.This talk will review current models that predict cocktail party performance in normal listeners and also describe the degradation of performance in sensorineurally hearing-impaired listeners.
The models can be validated by comparing human performance with numerical model predictions of auditory perception for normal and hearing-impaired listeners and with computer speech recognition.A good approximation of human auditory performance in cocktail parties seems to be an adaptive two- microphone array with a lossy dynamic compression followed by an optimum detector. A straight-forward implementation of this idea is the model by v. Hövel (1984) which has recently been updated and applied to more complex acoustic situations in our lab. It employs a filterbank with independent Equalization- and Cancellation mechanisms in each frequency band that are numerically adjusted to optimize the signal-to-noise ratio at the output.
Another important issue is the prediction of speech intelligibility in fluctuating noise as a function of the individual'sspeech reception threshold in quiet and in stationary noise (Wagener, 2003): The best prediction of human performance is obtained with a two-stage model of sentence recognition, where in a first stage the individual subunits of each word is perceived with a certain error probability. In a second stage, the recognized items are combined in a more or less faulty way to form the complete recognized words and sentences.
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Überarbeitetes Modell der binauralen Sprachverständlichkeit [DAGA 2006 (Braunschweig)]
R. Beutelmann and T. Brand
[A]
Binaurales Hören hat einen erheblichen Einfluss auf die Sprachverständlichkeit in störgeräuschbelasteter und halliger Umgebung. Die Sprachverständlichkeitsschwelle (Signal-Rausch-Verhältnis, das zu einer Verständlichkeit von 50% führt, L50) kann durch Auswerten von binauralen Zeit- und Pegeldifferenzen um bis zu 12 dB verbessert werden (Bronkhorst, 2000, Acustica 86), wobei der tatsächliche Gewinn vor allem durch die räumliche Anordnung der Sprach- und Störquellen, durch die Raumakustik und einen etwaigen Hörverlust bestimmt wird. Mithilfe eines Modells binauraler Sprachverständlichkeit können sowohl Erkenntnisse über die Arbeitsweise des binauralen Gehörs gewonnen als auch Hilfestellungen bei der Hörgeräteversorgung und bei der akustischen Gestaltung von Räumen gegeben werden.
Das hier vorgestellte Modell basiert auf der Arbeit von vom Hövel (Fortschritte der Akustik, DAGA '81, 1981). Es besteht aus einer gehörorientierten Gammaton-Filterbank, einem Equalization-Cancellation-Prozess in jedem Frequenzband zur binauralen Verarbeitung und dem (monauralen) Speech Intelligibility Index. Die individuelle Hörschwelle wird durch unkorrelierte Maskierungsrauschen auf die binauralen Eingangssignale aufgeprägt. Die auf der siebten Jahrestagung der DGA vorgestellte Version (Beutelmann und Brand, 2004, ZfA Supp. 7) des Modells war in der Lage, binaurale Sprachverständlichkeitsschwellen von normal- und schwerhörenden Probanden in verschiedenen räumlichen Situationen mit einem Korrelationskoeffizienten von über 0,9 vorherzusagen. Die absoluten Schwellen konnten jedoch nicht zufriedenstellend vorhergesagt werden.
Deshalb wurde das Modell technisch überarbeitet, um vor allem die Berechnungsdauer zu reduzieren. Es konnte dadurch effizient auf eine große klinische Datenbank binauraler Sprachverständlichkeitsschwellen von 238 schwerhörenden Probanden angewendet werden, um durch Anpassung der internen Modellparameter die verbliebenen Vorhersagefehler so weit wie möglich zu eliminieren.
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Phonemverwechslungen bei menschlicher und automatischer Spracherkennung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
B. Meyer, T. Brand and B. Kollmeier
[A]
Automatic speech recognition (ASR) has seen many advances in the last years, but the large gap between recognition of spoken language by humans and machines still prevents it from everyday use. The extraordinary performance of the human auditory system motivates our work, led by the idea to increase the performance of automatic recognition by following the biological blueprint.
A comparison between ASR and human speech recognition (HSR) is established, which may be beneficial to identify sources of errors and improve feature extraction in ASR. HSR and ASR experiments are performed on the Oldenburg Logatome Corpus (OLLO). OLLO consists of nonsense syllables, which ensures that listeners cannot employ context knowledge. This contributes to a fair comparison and helps to distinguish between effects of imperfect feature extraction and language models. The comparison includes two different kinds of signals presented to human listeners: Firstly, noisy speech samples are converted to mel-frequency cepstral coeffiencts (MFCCs), the most common ASR features. These features are resynthesized, with information about voicing and fundamental frequency being discarded. Secondly, the original signals with added noise are presented, which is used to evaluate the loss of information caused by the process of resynthesis.
Data analysis is performed utilizing confusion matrices for phonemes and for the phonetic features voicing, manner and place of articulation. Information transmission scores are calculated to estimate the importance of different information channels. The analysis shows that different error patterns emerge for ASR and HSR with the original and the resynthesized signals, which suggests modifications to the MFCC feature extraction.
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Der Einfluss von Raumakustik auf die binaurale Sprachverständlichkeit in moduliertem Störgeräusch - Messungen und Modellvorhersagen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
R. Beutelmann and T. Brand
[A]
Die Sprachverständlichkeitsschwelle in realistischen Umgebungen ist von diversen Faktoren abhängig, beispielsweise von der räumlichen Anordnung der Schallquellen, der Raumakustik (frühe Reflexionen, diffuser Nachhall) und der Art der Störgeräusche (Modulation, Informationsgehalt). Eine potentielle Hörstörung des Probanden kommt als weiterer Parameter hinzu. Die genannten Faktoren interagieren miteinander und können nur in Einzelfällen getrennt betrachtet werden.
Das von Beutelmann und Brand (2006, JASA) vorgestellte Modell der binauralen Sprachverständlichkeit besteht aus einer Kombination des Equalization-Cancellation-Prinzips in mehreren Frequenzbändern mit dem monauralen Speech Intelligibility Index. Es kann bereits eine Untermenge der genannten Parameterkombinationen (eine Störgeräuschquelle mit stationärem Rauschen, Schallquellen innerhalb des Hallradius) für Normalhörende sehr gut vorhersagen, für Schwerhörende sind die Differenzen zwischen Vorhersagen und Messdaten zwar größer, aber die Korrelation zwischen Vorhersage und Messdaten ist signifikant.
Um den Parameterraum der validen Vorhersagen zu erweitern, wurden weitere Sprachverständlichkeitsmessungen mit Normal- und Schwerhörenden durchgeführt. Es wurden Sprachverständlichkeitsschwellen für alle Kombinationen von vier Raumsituationen (reflexionsarm, Wohnzimmer, Klassenzimmer, Kirche), drei räumlichen Anordnungen der Schallquellen und drei Arten von Störgeräusch (stationäres sprachsimulierendes Rauschen, Multitalker Babble, einzelner Störsprecher) gemessen.
Die Ergebnisse der Messungen sowie die Modellvorhersagen werden vorgestellt und notwendige Erweiterungen des Modells diskutiert.
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Sprachverständlichkeitstests in Ruhe: Gibt es alternative Verfahren zum Freiburger Sprachtest in der Begutachtung bei (Lärm-) Schwerhörigkeit? [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H. Sukowski, T. Brand, K. Wagener and B. Kollmeier
[A]
Nach dem aktuellen Stand werden im Rahmen eines Begutachtungsverfahrens bei angezeigter Lärmschwerhörigkeit zur Ermittlung der Sprachverständlichkeit der Zahlentest und der Einsilbertest des Freiburger Sprachtests empfohlen. Beide Tests werden in Ruhe durchgeführt.
Da es kritische Einwände gegenüber dem Freiburger Sprachtest gibt, beispielsweise hinsichtlich ungleicher Schwierigkeit der Testlisten und der Überartikulation der Testwörter, wurde in der hier vorgestellten Studie geprüft, inwieweit sich der Göttinger Satztest und der Einsilber Reimtest nach v. Wallenberg und Kollmeier als alternative Verfahren für die Begutachtung eignen.
Auf der Basis von Ergebnissen einer Vorstudie wurden die alternativen Testverfahren mit den beiden Teilen des Freiburger Sprachtests bei einer Stichprobe von 64 bzw. 145 erwachsenen Versuchspersonen verglichen. Die Probanden waren zwischen 16 und 86 Jahren alt und hatten unterschiedlich ausgeprägte Hörverluste.
Die Ergebnisse zeigen, dass ein Austausch der Verfahren grundsätzlich möglich wäre. Da der Einsilber Reimtest bei gleichen Pegeln insgesamt zu höheren Verständlichkeiten führt als der Freiburger Einsilbertest, müsste er - wie in dieser Studie geschehen - bei einem um ca. 15 dB geringeren Pegel eingesetzt werden, wenn die bisherigen Tabellen zur Ermittlung des prozentualen Hörverlustes weiterverwendet werden sollen.
Für zukünftige Studien wird nicht nur der Vergleich bisheriger mit alternativen Verfahren in Ruhe angestrebt, sondern als ein neuer Aspekt soll auch die Sprachverständlichkeit im Störgeräusch im Hinblick auf die Begutachtung untersucht werden. Das Verstehen von Sprache unter ungünstigen akustischen Bedingungen ist für die alltägliche Kommunikation von besonderer Bedeutung. Dieser Aspekt wird in Begutachtungsverfahren bislang jedoch nicht berücksichtigt.
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Modellierung der Sprachverständlichkeit mit einem auditorischen Perzeptionsmodell [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Jürgens, T. Brand and B. Kollmeier
[A]
Die meisten Modelle zur Sprachverständlichkeitsvorhersage beruhen auf der Analyse des Langzeitspektrums von Sprache und Störgeräusch. (z.B. Articulation-Index (AI) und Speech-Intelligibility-Index (SII)).
Das hier vorgestellte Modell basiert auf einer Arbeit von Holube und Kollmeier (JASA 100 (3), 1996) und besteht aus einer physiologisch-psychoakustisch motivierten Vorverarbeitung und einem Spracherkenner zur Erkennung einzelner Phoneme.
Zum Training (Bildung des Wortschatzes) des Spracherkenners werden Aufnahmen aus dem Oldenburger-Logatom-Sprachkorpus (OLLO) (Wesker, Meyer, Interspeech 2005) mit dem auditorischen Perzeptionsmodell (Dau, JASA 99 (6), 1996) in eine ''interne Repräsentationen'' umgerechnet. Für die Erkennung wird eine andere OLLO-Aufnahme auf dieselbe Weise vorverarbeitet. Ein ''Dynamic-Time-Warp''-Spracherkenner ''erkennt'' dann dasjenige Logatom, bei dem sich der geringste perzeptive Abstand zwischen der zugehörigen internen Repräsentation und denen des Wortschatzes ergibt.
Vorgestellt werden die Erkennungsraten des Modells, Verwechslungsmatrizen einzelner Phoneme und Auswertungen bezüglich der phonetischen Eigenschaften bei der Erkennung.
Der Vergleich mit experimentellen Daten, die von Normalhörenden mit demselben Sprachkorpus in einem Diskriminationsexperiment in Rauschen gewonnen wurden, zeigt, dass das Modell wesentliche Eigenschaften, die der Mensch in diesem Experiment zeigt, vorhersagen kann.
Werden dem Spracherkenner unterschiedliche Aufnahmen zum Erkennen und als Wortschatz vorgelegt, so ist das Modell in der Lage die psychometrische Funktion bis auf eine Verschiebung um etwa 10 dB vorherzusagen. Bei identischen Aufnahmen für die Erkennung und den Wortschatz konnte diese Verschiebung drastisch reduziert werden.
Als nächster Schritt soll mit diesem Modell die Sprachverständlichkeit von Schwerhörenden aufgrund von klinischen und psychoakustischen Daten vorhergesagt werden und dies in weiteren Experimenten validiert werden.
Brandes, M.
Brandl, F.
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Objective description of the required interior sound for exclusive passenger cars [DAGA 2000 (Oldenburg)]
F. Brandl, W. Biermayer and S. Thomann
[A]
Die Innengeräuschqualität von PKW's kann heute bereits mit hoher Genauigkeit objektiv gemessen werden. Für das Segment sportlicher Luxusfahrzeuge ist darüber hinaus eine markenspezifische Geräuschqualität bzw. ein spezieller Sound erwünscht, welcher zum einen als Markenmerkmal dient und zum anderen einen wesentlichen Beitrag zur Freude am Fahren liefert. Eine solche objektive Beschreibung der Innengeräuschqualität kann nur auf subjektiven Urteilen basieren, wobei sowohl die Auswahlkriterien für die Versuchspersonen als auch die Erhebungsprozesse der subjektiven Urteile sehr sorgfältig durch Anwendung statistischer Methoden optimiert werden müssen. Um eine valide Basis für das Erstellen der objektiven Kenngrößen zu schaffen, sind umfangreiche Versuchsreihen sowohl im Feld als auch im Labor erforderlich. Die Ermittlung von hoch korrelierenden objektiven Kenngrößen, welche die Innengeräuschqualität von Sport- und Luxusfahrzeugen beschreiben, wird zum einen durch signaltheoretische Ansätze, und zum anderen durch die Auswahl der passendsten Korrelationsmethoden zwischen subjektiven Daten und objektiven Parametern ermöglicht.
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Objective Evaluation of Interior Car Sound – the OBELICS project [DAGA 2000 (Oldenburg)]
W. Krebber, M. Adams, F. Brandl, N. Chouard, K. Genuit, T. Hempel, R. von Hofe, G. Irato, P. van der Ponseele, B. Saint-Loubry, B. Schulte-Fortkamp, R. Sottek and R. Weber
[A]
Within the European Brite-EURAM programme the OBELICS project has been performed by a consortium consisting of companies and universities active in psychoacoustics and acoustical engineering on one hand and car manufacturers on the other hand. Auditory perceptual spaces have been explored derived from interior car sounds in order to identify and define validate descriptors that can be used by psychoacousticians, car manufacturers and customers. Different methods for subjective tests have been investigated as well as the correlation between possible objective descriptors and results of subjective tests. In addition, target sounds have been defined. An overview of activities and results will be given. The impact on future sound design will be discussed.
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Übertragung des Verzahnungsgeräusches von Allradgetrieben [DAGA 2006 (Braunschweig)]
R. Arndt, W. Fliesser, F. Brandl and K. Karaca
[A]
Durch die immer leiser werdenden Motoren und Reifen erlangt das Getriebegeräusch eine höhere Bedeutung. Insbesondere bei Mittel- und Oberklassefahrzeugen wird vom Kunden erwartet, dass kein Verzahnungsgeräusch mehr im Innenraum hörbar ist. Bei Allradfahrzeugen stellt sich dabei nicht nur die Frage, ob die Hauptursache für das im Innenraum störende Getriebegeräusch in der Verzahnung und / oder in einem ungünstigen Übertragungsverhalten in den Fahrzeuginnenraum zu suchen ist, sondern es muss zusätzlich noch geklärt werden, ob das Vorderachs- oder das Hinterachsgetriebe die Hauptursache für das Geräusch im Innenraum darstellt.
Im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprojektes von ACC, AVL und Magna Steyr Fahrzeugtechnik wurde bei einem Oberklasse Allradfahrzeug untersucht, welche Geräuschwege in den Innenraum von dominanter Bedeutung sind. Dabei wurde mit Hilfe von Korrelationsmethoden ein Verfahren entwickelt, mit dem einerseits entschieden werden kann, ob auf den Luftschall- oder den Körperschallübertragungswegen das Getriebegeräusch in den Innenraum übertragen wird, sondern es kann zusätzlich auch noch quantifiziert werden, wie stark Vorderachs- und Hinterachsgetriebe an der Geräuschübertragung beteiligt sind.
Für das beschriebene Verfahren sind Ausgangsmessungen an einem Fahrzeug auf einem Akustikrollenprüfstand erforderlich. Weitergehende Untersuchungen - beispielsweise die Beurteilung anderer Verzahnungsauslegungen - können aber auch auf einem Antriebsstrangprüfstand erfolgen.
Das Verfahren wird bezüglich seiner Methodik beschrieben und es werden exemplarisch Ergebnisse an einem PKW Allrad-Oberklassefahrzeug gezeigt.
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Ein optimiertes Verfahren zur Bestimmung der Motorgeräuschanregung in Bezug auf Verbrennung und Mechanik [DAGA 2007 (Stuttgart)]
R. Arndt, M. Katter, F. Brandl and J. Veit
[A]
Die steigenden Anforderungen an die Reduktion von Kraftstoffverbrauch und Emissionen führen großteils zum Einsatz härterer Verbrennungsverfahren. Damit einher geht auch der Anstieg des Verbrennungsgeräusches. Im Gegensatz dazu steht der Kundenwunsch nach Komfort und Geräuschreduktion. Um entsprechende Akustikmaßnahmen zur Motorgeräuschverringerung bewerten zu können, ist die Kenntnis der Anregung durch die Verbrennung sowie durch die Mechanik an Otto- und Dieselmotoren im Detail erforderlich.
Die bestehenden Verfahren zur Ermittlung des Verbrennungsgeräusches beruhen entweder auf einem offenen Steuergerät zur Modifikation der Verbrennungsanregung oder es sind komplexe Auswerteverfahren (z.B. Regressionsanalysen) notwendig. Diese Verfahren benötigen zum einen einen hohen Zeitaufwand bzw. es ist nur eine geringe Genauigkeit erreichbar.
Im Rahmen eines von AVL beauftragten Forschungsprojektes bei ACC wurde in Zusammenarbeit mit AVL ein Verfahren erarbeitet, mit dem auf Basis der zeitgleich gemessenen Zylinderdruckanregung und Luftschallabstrahlung die Anteile von Verbrennungs- und mechanischem Geräusch sowie die Strukturübertragungsfunktionen schnell und einfach bestimmt werden können. Erfolgreich wurde dafür eine Methode, die die Kohärenz zwischen Zylinderdruckanregung und Luftschall bewertet, entwickelt.
In diesem Vortrag wird das Verfahren erläutert und es wird gezeigt, welche Signalbearbeitung (Filterung, Fensterung,...) zum Erhalt optimaler Ergebnisse vorgenommen wird.
Das Verfahren wurde programmtechnisch in Matlab umgesetzt, d.h. die Analyse von Verbrennungs- und mechanischem Geräusch kann daher bei AVL an Diesel- und Ottomotoren sehr schnell und effizient vorgenommen werden.
Brandl, S.
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Sensitivitätsanalyse und Optimierung der Trimeigenschaften mittels SEA [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Brandl, I. Hauer, H.-H. Priebsch and T. Eggner
[A]
Auf Grund der ständig wachsenden Anforderungen des Marktes ist eine Verkürzung der Durchlaufzeiten im Entwicklungsprozess ein wichtiges Ziel der Automobilindustrie. Eine Möglichkeit diese Vorgabe zu erreichen ist eine Automatisierung von Optimierungsvorgängen. Die Anwendung mathematisch basierter Optimierungsverfahren kann dabei einen wichtigen Beitrag leisten.
Basierend auf der Statistischen Energie Analyse (SEA) wurden dazu am ACC im Rahmen eines Forschungsprojektes mit MAGNA STEYR Fahrzeugtechnik ein Verfahren zur Unterstützung des Entwicklungsprozesses erarbeitet. Hauptaugenmerk wurde darin auf die Beurteilung und Optimierung des Verhaltens von Ausstattungsteilen gelegt. Dabei wurden die Parameter Absorption, Dämpfung und Schalldämmmaß verwendet um die Ausstattungsteile in SEA geeignet beschreiben zu können.
Für das Identifizieren von Optimierungspotentialen wurde zuerst eine Sensitivitätsanalyse entwickelt. Mit ihrer Hilfe kann eine Reihung geeigneter Maßnahmen zur Reduktion des Innengeräusches durch Veränderungen der Eigenschaften von Ausstattungsteilen erstellt werden. Dadurch wird der Troubleshootingprozess zur Reduktion des Innenraumgeräusches, im Vergleich zum bestehenden Vorgang, systematisiert und vereinfacht, was zu einer Verkürzung der Entwicklungszeiten beiträgt.
Darüber hinaus wurde ein mathematisches Optimierungsverfahren in die vorhandene SEA Umgebung integriert. Dadurch wird es möglich optimale Lösungen für vorgegebene Anforderungen zu berechnen. Dabei können unter anderem Faktoren wie Einbautiefe, Gewicht und Kosten berücksichtigt werden.
Die vorgestellten Verfahren sind programmtechnisch umgesetzt und können nicht nur im Automobilbereich sondern überall, wo SEA Modelle Verwendung finden, eingesetzt werden. Präsentierte Sensitivitätsanalysen und Optimierungen können ab sofort von den Projektpartnern durchgeführt werden.
Brandl, W.
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Silent Railway Bridges [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Stiebel, W. Behr, W. Brandl and K. Degen
[A]
The acoustic problems associated with railway bridges have been well known for a long time. When a train runs over a bridge, a noise can be heard to the side of and under the bridge. This noise is called 'bridge-hum'. This effect arises from the vibrations caused during the passage of the train being transmitted into the bridge structure via the rails and the track.
Vibrations are incited in the components of the bridge and consequently noise is emitted. This so-called 'secondary air-borne noise' is particularly distinct in the area of low frequencies.
Up till now, the noise problems associated with railway bridges have been dealt with primarily empirically and experimentally. In spite of the expenditure that has been invested in investigations in the last few years, the familiar noise-reducing measures have not been sufficient in many cases and there are hardly any specifications for the construction of low-noise bridge structures.
Particularly in view of the large variety of bridge designs, the approach adopted by Deutsche Bahn of an effective and cost-efficient combination of experimental investigations with simulations to produce the low-noise bridge is presented in the paper.
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Maßnahmen zur Reduzierung des Brückendröhnens [DAGA 2005 (München)]
D. Stiebel, W. Behr, W. Brandl and K. Degen
[A]
Die akustische Problematik von Eisenbahnbrücken beruht darauf, dass die Brückenkonstruktion während der Überfahrt eines Zuges sekundären Luftschall abstrahlt. Da diese zusätzlich zum Rollgeräusch auftretende Lärmkomponente als besonders störend empfunden wird, besteht großes Interesse an wirkungsvollen Maßnahmen zur Reduktion des Brückendröhnens.
Bei der DB AG wurden seit den 60er Jahren ausführliche Messungen zur Schallabstrahlung von Eisenbahnbrücken durchgeführt. Mit Hilfe dieser Untersuchungen wurden Maßnahmen entwickelt, die zur Reduktion des Brückendröhnens geeignet sind und bereits heute im Netz der DB AG zur Lärmvorsorge und Lärmsanierung eingesetzt werden. Ihr Einsatz wird sich voraussichtlich noch erhöhen, da Maßnahmen zur Reduktion des Brückendröhnens in der überarbeiteten Berechnungsvorschrift ''Schall 03'' berücksichtigt werden sollen.
Die durchgeführten Untersuchungen zeigten aber auch, dass die Messergebnisse nur bedingt von einem Brückentyp auf einen anderen übertragen werden können. Vor dem Hintergrund der heute vorhandenen Vielzahl von Brückentypen ist daher eine umfangreiche Optimierung der Maßnahmen mittels Messungen nicht möglich. Daher wurde im Jahr 2003 das DB-interne Projekt ''Leise Brücke'' gestartet, in dem die Schallabstrahlung von Brücken mittels einer Kombination von Messungen und Simulationen optimiert werden soll. Die Berechnung der Schwingungsanregung einer Brücke erfolgt dabei mittels eines Impedanzmodells (Programm RIM-B), die Simulation der Schallabstrahlung bei niedrigen Frequenzen mittels der Finiten-Elemente-Methode (Programme ANSYS und SYSNOISE) und bei hohen Frequenzen mittels Statistischer Energieanalyse (Programm AutoSEA2). Das Projekt wird bis Ende 2005 laufen.
Der Beitrag beinhaltet die Vorstellung und Diskussion der im Netz der DB AG eingesetzten Maßnahmen. Weiterhin soll mittels Vergleichen von Mess- und Simulationsergebnissen die Einsetzbarkeit der Simulation für die Reduktion des Brückendröhnens aufgezeigt werden.
Brandstätt, P.
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Compact silencer for heating systems [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Bay, M. Krämer and P. Brandstätt
[A]
The noise in oil or gas boiler exhaust vents is mainly of a broadband nature. The burner casing or the firing frequency of engine driven power stations can add a characteristic resonance and tonal components at low frequencies. In order to meet the acoustic requirements at the exit of the chimney, silencers are required for these low frequencies. A compact silencer unit, combining a porous and an active sound absorber is presented. The design of such silencers and the attenuation in the low and mid frequency range obtained from measurements are discussed.
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Mitigation of the ventilation noises at the electric locomotive BR-182 [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Bay, P. Brandstätt and N. Rambausek
[A]
Electric locomotives depend on a multiplicity of ventilation systems. The noise of ventilation systems is dominant at standstill in the station. The possibilities of sound power reduction at the inlet and outlet of a cooling tower for the water/oil circuits are presented in the paper. The modelling of the coupled system of thermodynamics, fluid dynamics and acoustics is briefly inspected. Modifications of the components with respect to the technical requirements are shown together with measurements of the original and modified cooling tower, as well as the effect of silencers. In collaboration with different manufacturers, suppliers and research establishments, these investigations are part of the Joint Research Project ''Silent Trains and Tracks'' supported by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF), Germany.
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Noise reduction and anechoic linings in aeroacoustic wind tunnels [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Lecheler, G. Babuke, P. Brandstätt and D. Eckoldt
[A]
The increasing demand for noise reduction and sound design at vehicles requires adequate test conditions in wind tunnels and test beds. The Fraunhofer IBP has developed a special broadband resonant absorber that shows high absorption efficiency down to 20 Hz with a total lining thickness of only 250 mm and an even surface. This Broadband Compact Absorber has been applied in silencers and linings at the duct and plenum walls to the wind tunnels of Audi in Ingolstadt, at DaimlerChrysler in Auburn Hills and the plenum of the wind tunnel of PSA, Renault and CNAM in Paris. The paper will present the construction, layout and performance of these new absorbers together with measurements showing the freefield conditions achieved in these large facilities.
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Panel resonator and slot absorber silencers for low and mid frequencies [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Hanisch, M. Krämer, N. Rambausek and P. Brandstätt
[A]
New resonance type silencers designed for the low and mid frequency range in industrial applications as splitters and duct linings are presented. The silencers are characterized by their slim body with low pressure loss and good protection against exhaust air impacts. Working principle, application examples and insertion loss measurements are presented verifying the enhanced performance in the frequency range of interest.
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Noise reduction at heating system exhaust pipes [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Brandstätt, K. Bay and G. Fischer
[A]
New burner technologies in house heating systems and power stations have increased the efficiency of gas and oil consumption but also led to an increase of the noise levels in the exhaust pipes, mainly in the low and mid frequency range. As new regulations for noise in the neighborhood are discussed, silencers gain increasing importance. The paper will present the working principle of various new silencer developments together with measurements and installation examples at existing systems.
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Mikroperforierter Absorber als Schalldämpfer [DAGA 2006 (Braunschweig)]
P. Brandstätt, K. Bay and M. Krämer
[A]
Absorber mit Mikroperforation haben sich in der Raumakustik durchgesetzt. Ihr Einsatz als Schalldämpfer ist auch für Heizungs- und Lüftungsanlagen möglich, erfordert aber eine angepasste Berechnung aufgrund des streifenden Schalleinfalls in Rohren und Kanälen. Der Beitrag geht auf das Wirkprinzip ein und stellt Berechnungsverfahren mit Ergebnissen für die Dämpfung vor. Vergleiche mit Messungen an Muster-Schalldämpfern zeigen die realisierbare Dämpfung und geben Hinweise zum praktischen Einsatz.
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Modellierung aktiver Kompaktschalldämpfer [DAGA 2006 (Braunschweig)]
K. Bay, P. Brandstätt and M. Krämer
[A]
Brennergeräusche von Heizungsanlagen erzeugen breitbandige Schallspektren in der Abgasleitung, die im Bereich unter 500 Hz die höchsten Pegel aufweisen. Zur Einhaltung von Immissionsrichtwerten bedarf es gerade dort hoher Dämpfungen. Hierzu wird ein Kompaktschalldämpfer als Kombination aus aktiver und passiver Komponente vorgestellt. Durch eine erweiterte Regelung kann der Frequenzbereich maximaler Dämpfung der aktiven Komponente über 2 Oktaven auf die Anforderung abgestimmt werden. Aufbau und Wirkungsprinzip werden anhand von Modellrechnungen und Messungen diskutiert. Schrittweise wird die Kombination aus passiver und aktiver Komponente nach dem Wellenleitermodell entwickelt und mit Messungen verglichen. Hinweise für den praktischen Einsatz werden abgeleitet.
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Reflexionsarme Messräume - Dimensionierung nach Anforderung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
G. Babuke, P. Brandstätt, W. Schneider and X. Zhou
[A]
Die Güte eines Schallmessraumes wird maßgeblich durch die Art der reflexionsarmen Schallauskleidung bestimmt. Zu den Anforderungen der Norm ergeben sich aus den unterschiedlichen Messanforderungen der Nutzer wiederum unterschiedliche Anforderungen bezüglich des Freifeldes und der erwünschten unteren Grenzfrequenz. Daher wird vorab jeder Prüfraum seiner jeweiligen Nutzung entsprechend ausgelegt. Nach 10 Jahren Erfahrung mit alternativen Raumauskleidungen zeigt der Beitrag an ausgewählten Beispielen den Weg von den spezifischen Anforderungen, der Auslegung und Simulation von den geometrischen Raumdaten und den akustischen Kennwerten des Materials, der Absorberaufbauten bis hin zur Abnahmemessung. Es werden die bei der Abnahmemessung ermittelten Freifeldeigenschaften des Messraumes denen der Auslegung gegenüber gestellt und diskutiert.
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Mehrkammer-Rohrschalldämpfer mit Mikroperforation [DAGA 2007 (Stuttgart)]
P. Brandstätt, K. Bay and N. Rambausek
[A]
Schalldämpfer mit Mikroperforation stellen eine interessante Alternative zu konventionellen Lösungen dar, da sie ohne Fasermaterial wartungsfrei in feuchter, staubiger oder hygienisch anspruchsvoller Umgebung eingesetzt werden können. Für Rohr-Schalldämpfer mit Mikroperforation als innerer Berandung der ansonsten mit Absorbermaterial gefüllten Kammer existieren bereits Erfahrungen für verschiedene Ausführungsvarianten. Der Beitrag stellt als Erweiterung Rohr-Schalldämpfer vor, die aus mehreren hintereinander angeordneten Kammern bestehen. Das Wirkprinzip, Berechnungsverfahren und Möglichkeiten zur Abstimmung der Schalldämpfer auf bestimmte Frequenzbereiche werden diskutiert. Vergleiche mit Messungen an Muster-Schalldämpfern zeigen beispielhaft die praktisch realisierbare Dämpfung.
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IBPsound - Software für die Akustik-Praxis [DAGA 2007 (Stuttgart)]
K. Bay, P. Brandstätt and H. Drotleff
[A]
IBPSound, die neue Akustik-Softwarefamile des Fraunhofer IBP, umfasst derzeit zwei Module für akustische Berechnungen. Das Modul compas (computation of absorbtive silencers) zur Berechnung von Schalldämpfern ist eine Umsetzung der seit längerem verfügbaren DOS-Version. compal (comutation of absorbtive laysers) ist ein Modul zur Berechnung z.B. des Schallabsorptionsgrades von ein- und mehrlagigen Absorbern. Das Poster zeigt die Programmoberflächen und stellt die den Modulen zugrunde liegenden Rechenverfahren vor. Beispielhafte Berechnungen werden Messungen gegenübergestellt.
Brandstätter, W.
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A New Approach of Echo Cancellation Design in IP based Telephone Networks [DAGA 2003 (Aachen)]
W. Brandstätter, B. Handl, H. Jammernegg, W. Müllner and P. Tschulik
[A]
Typische Implementierungen eines Echokompensators bestehen neben einem adaptiven Filter aus einem nichtlinearen Prozess (NLP), der das restliche Echo am Filterausgang dämpft. Die erreichbare Sprachqualität hängt in erster Linie von der Leistungsfähigkeit dieses Prozesses ab, da er insbesondere bei Gegensprechen für eine Reihe unerwünschter Effekte verantwortlich zeichnet: Beispielsweise kann er einzelne Silben im Nutzsignal (Sprachsignal vom nahen Ende) unterdrücken aber auch die Qualität der Übertragung des Hintergrundgeräusches maßgeblich beeinflussen. Der vorliegende Ansatz begrenzt daher den Einfluss des NLPs soweit wie möglich, indem man den Echokompensator mit der gerade benötigten Echodämpfung betreibt. Diese variable Steigung im Übergangsbereich der NLP Kennlinie berechnet sich aus der aktuellen Signallaufzeit und der vorhandenen Dämpfung im Echopfad, wobei man den entsprechenden Zusammenhang zwischen diesen beiden Größen der ITU-T Empfehlung G.131 (''Acceptable'' Kurve in Figure 1) entnimmt. Bei einer derartigen Auslegung empfindet höchstens ein Prozent der Teilnehmer auftretende Echos als störend. Die Ergebnisse eines auditiven Tests nach ITU-T Empfehlung P.831 dokumentieren das Verbesserungspotential des Ansatzes. Den Testpersonen wurden über entzerrte Kopfhörer Kunstkopfaufnahmen des fernen Endes eines Telefongespräches (männliche und weibliche Stimme am nahen und fernen Ende) vorgespielt. Anschließend erfolgte die Bewertung verschiedener Attribute, wobei vor allem Gegensprechphasen betrachtet wurden: Gesamtqualität der männlichen Stimme. Beeinträchtigung durch mögliche Echos der weiblichen Stimme. Pegelschwankungen in der männlichen Stimme. Ergänzend wurde auch die störende Wirkung eines Echos unter Einzelsprechbedingungen bewertet. Als Referenz diente bei diesen Hörtests eine Standard Implementierung eines Echokompensators, die anstelle der laufzeitgesteuerten Variante einen Center Clipper als NLP verwendet. Die Ergebnisse zeigen einen beachtlichen Qualitätsgewinn bei niedrigen Echolaufzeiten, da in diesem Fall der NLP mit sehr niedrigen Dämpfungen betrieben werden kann und die Beeinträchtigungen des Nutzsignals nur mehr unwesentlich auftreten.
Brandstetter, D.
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Zur Schalldämmung von zweischaligen Fassaden und ”Prallscheiben” [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
S. Koch, P. Teller, S.-R. Mehra, L. Weber and D. Brandstetter
[A]
Bei der Schalldämmung zweischaliger Fassaden gehen je nach Konstruktion Erwartung und Messergebnis weit auseinander. Zunächst wird eine gute gestalterische Idee in der Hoffnung umgesetzt, dass sich auch bauphysikalische Vorteile ergeben. Bei den meisten Glas-Doppel- fassaden wird aus Gründen der Kühlung die äußere Schale partiell offen gelassen. In diesem Fall ergibt sich nur eine geringe Verbesserung der Schalldämmung der inneren Fassade, in bestimmten Frequenzbereichen sogar eine Verschlechterung, ganz zu schweigen von den Nachteilen durch erhöhte flankierende Schallübertragung im Raum zwischen den beiden Fassadenschalen, wenn dieser horizontal und vertikal nicht segmentiert ist. Am Beispiel von sogenannten ''Prallscheiben'' vor Fenstern, wie sie hin und wieder in der Altbausanierung Anwendung finden, sollen die Zusammenhänge zwischen geometrischen Verhältnissen und der Änderung der Schalldämmung des Gesamtsystems dargestellt und mit einfachen physikali- schen Modellen erklärt werden. Hierbei werden zwei Fälle unterschieden, zum einen die Anord- nung einer zusätzlichen Scheibe in geringem Abstand vor der Fassade mit Überdeckung des Fensters und zum anderen die Anordnung in der Einbauöffnung des Fensters in unterschied- lichen Abständen. Die Messungen wurden nach DIN EN ISO 140 im Fensterprüfstand des Fraun- hofer-Instituts für Bauphysik durchgeführt.
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Schallschutz bei Wärmedämmverbundsystemen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
L. Weber, D. Brandstetter and W. Scholl
[A]
Lochsteine sind wegen ihrer guten wärme- und feuchtetechnischen Eigenschaften und ihres geringen Gewichts ein beliebtes Baumaterial vor allem für Außenwände. Durch die Lochung verringert sich jedoch die Steifigkeit des Steingefüges, was dazu führen kann, daß sich die Eigenschwingungen der Steine in den bauakustischen Frequenzbereich hinein verschieben. In diesem Fall ist neben der Anregung von Biegewellen ein zusätzlicher Schallübertragungsmechanismus vorhanden, der zu einer erhöhten Schallabstrahlung der Wand und damit zu einer Verminderung der Schalldämmung im Vergleich zu einem homogenen Bauteil mit gleicher Flächenmasse führt. Von Bedeutung für die Schallabstrahlung sind besonders Dickenschwingungen, bei denen sich die Außenflächen der Steine gegenphasig bewegen, während die Steinränder in Ruhe bleiben. Im übrigen wird durch die Schwingungen der Steine nicht nur die Durchgangs- sondern auch die Längsdämmung der Wand beeinträchtigt. Wie die bisherigen Untersuchungen zeigen, sind die Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften der Steine (Lochbild, Abmessungen und Rohdichte) und ihrem Schwingungsverhalten äußerst kompliziert. Die mathematische Behandlung wird zusätzlich erschwert, weil auch die Art der Vermauerung (Vermörtelung und Putz) großen Einfluß auf die akustischen Eigenschaften der Steine hat. Ein zuverlässiges Berechnungsverfahren für die Schalldämmung von Lochsteinwänden ist deshalb bislang nicht verfügbar. Im Fraunhofer-Institut für Bauphysik werden deshalb Verfahren zur schalltechnischen Klassifizierung von Lochsteinen und zur Abschätzung der Schalldämmung entwickelt. Wir berichten über den Stand der Arbeiten und erläutern Anwendungsbereich und Genauigkeit der vorhandenen Verfahren.
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Influence of wall construction on the acoustical behaviour of ETHICS [DAGA 2002 (Bochum)]
L. Weber, Y. Zhang and D. Brandstetter
[A]
External thermal insulation composite systems (ETHICS) are used to improve the heat insulation of the outer walls of buildings. They consist of a heat insulating layer (mostly mineral fibre or polystyrene) which is fixed to the surface of the wall and covered by a plaster coat. Besides the enhancement of heat insulation ETHICS also change the acoustical properties of the supporting wall. Depending on construction (thickness and stiffness of the insulating layer, mass of the plaster coat) the sound insulation of the wall can be either increased or reduced. According to the usual calculation model, which is based on a simple mass-spring-mass system, the acoustical behaviour of ETHICS is almost independent from the supporting wall. This is due to the simplified approach of the model, which only uses the mass of the wall and doesn't consider other important properties, such as thickness, stiffness, perforation and damping. Practical experience, however, shows, that this in some cases is not correct. Because of the interaction with the wall the acoustical values of ETHICS can not be simply transfered from one wall to another, at least if the structure of the walls is different. To investigate this problem we collected and evaluated measuring data for several different combinations of ETHICS and walls. We give a short survey of the main results and present first explanations and conclusions for the observed effects.
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Gabionen als Lärmschutzeinrichtungen an Verkehrswegen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
D. Brandstetter and L. Weber
[A]
Gabionen, d. h. mit Gestein gefüllte Drahtkörbe, werden wegen ihrer Standsicherheit und Dauerhaftigkeit sowie der verhältnismäßig geringen Herstellungskosten seit einigen Jahren verstärkt als Lärmschutzwände an Verkehrswegen eingesetzt. Im IBP wurden seit vielen Jahren akustische Prüfungen an einer Vielzahl von Gabionen unterschiedlicher Bauart nach DIN EN ISO 354 (Absorption) und DIN EN ISO 140-3 (Schalldämmung) durchgeführt und nach den einschlägigen Richtlinien wie der ZTV-Lsw 88 und der DB-Richtlinie 800.2001 beurteilt. Hierbei zeigte sich, dass die Einhaltung der für die Schalldämmung und die Schallabsorption geforderten Werte in vielen Fällen erhebliche Schwierigkeiten bereitet. Kritisch ist insbesondere die Abdichtung der zwischen den Körben vorhandenen Fugen.
Neben den Abnahmeprüfungen wurden gemeinsam mit den Herstellern neue Systeme entwickelt und akustisch optimiert. Hierbei wurde darauf geachtet, dass sich die eingesetzten Materialien akustisch und umweltverträglich ergänzen. Zudem wurden unterschiedliche Messverfahren zur Bestimmung der Schalldämmung (Diffusfeld / Freifeld) angewandt und miteinander verglichen. Es wird über die ermittelten Ergebnisse und neue Lösungen zur Optimierung der akustischen Eigenschaften von Gabionen berichtet.
Brandt, J.
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Quantitative scanning acoustic microscopy: Methods and applications in medicine [DAGA 2002 (Bochum)]
K. Raum, J. Brandt, S. Gudziol, A. Klemenz, L. Smitmans, C. Schwinger and K.-V. Jenderka
[A]
Pulse-echo scanning acoustic microscopy (SAM) is referred to systems, were very high frequency acoustic waves are focused on a material and images are generated from the reflected signals. Two systems will be described: The first one works in the frequency range up to 250 MHz and is used for time-resolved analysis of acoustic impedance, longitudinal and shear wave velocities and frequency dependent attenuation. The second microscope covers the frequency range from 100 MHz up to 2 GHz and is used for very high resolution topography and acoustic impedance mapping. For each system special data acquisition and analysis algorithms were developed. The capabilities and limitations will be demonstrated by a number of different applications. Results show: the anisotropy, age and gender dependence of the acoustic impedance in human cortical bone; the correlation between the microscopic acoustic impedance and the Young's modulus (obtained with nanoindentation) in bone; pathological changes in human auditory ossicles observed by mesoscopic and microscopic impedance mapping; microscopic 3D reconstruction of the topography and impedance of alginate spheres; the determination of elastic constants from acoustic quantities at a mesoscopic scale.
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Anisotropy, age and gender dependence of cortical bone revealed by quantitative scanning acoustic microscopy [DAGA 2003 (Aachen)]
K. Raum, L. Smitmans and J. Brandt
[A]
High resolution scanning acoustic microscopy (SAM) allows to investigate cortical bone at the scale of this basic building unit, the mineralized collagen fibril. The acoustic impedance, which is derived from the part of the wave reflected at the sample surface, has been demonstrated to be a valuable parameter for the investigation of mechanical functionality of biological and other materials. However, for a reliable impedance estimation at the microscopic scale other contrast influences, e.g. resulting from the surface topography, need to be separated. With the Multi Layer Analysis method it is possible to measure the two-dimensional surface topography and a topographically corrected map of the reflected amplitude at 900 MHz with a spatial resolution of approximately 1 m. The MLA technique was used to examine the anisotropy, age and gender dependence of lamellar osteon ensembles of human cortical bone, obtained from 17 male and 9 female human cadaver femora at a microscopic scale. The samples were embedded in polymethylmethacrylate (PMMA) and cut in several directions with respect to the long axis of the femur. For each cut six measurements were made under standardized conditions. The mean impedance of 998 MLA's was 3.38 Mrayl (std. 0.37 Mrayl), which is significantly lower than published low frequency values. The angular dependence of impedance exhibited a similar behavior as derived for the Young's modulus from an alternating lamellae model. Statistical analysis of age- and gender specific subgroups showed a general increase of impedance with age.
Brandt, M.
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Influence of the static pressure on the sensitivity of quarter-inch condenser microphones [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Fedtke, N. Bouaoua and M. Brandt
[A]
The sensitivity of condenser microphones depends on the environmental conditions (static pressure, temperature and humidity). They influence the acoustic properties of the air between the diaphragm and the back-plate of the condenser microphone. For a precise and repeatable free-field reciprocity calibration of condenser microphones, the measurements should be carried out in a controlled environment (23 C and 101.325 kPa). Because of the non-controlled static pressure inside the anechoic room, a microphone sensitivity correction for the changes in static pressure is required. Those corrections are a function of frequency. The pressure sensitivity coefficients for quarter-inch condenser microphones type Brüel and Kjær 4939 were determined inside a closed pressure vessel, over the barometric pressure range from 90 kPa to 106 kPa, by using the electrostatic actuator method. The maximum static pressure coefficient was 0.2 dB/kPa at 95 kHz. An empirical equation for the static pressure coefficient as a function of frequency for this type of microphone has been developed.
Brauchle, G.
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Die wechselseitige Beeinflussung von externer akustischer und ”natürlicher” Umgebung in einem alpinen Tal: umweltpsychologische und gesundheitliche Perspektiven [DAGA 2000 (Oldenburg)]
P. Lercher and G. Brauchle
[A]
Die Frage der moderativen Wirkung des Wohnumfeldes auf Lärmwirkungsparameter ist bisher nur vereinzelt und vornehmlich für Stadtumgebungen untersucht worden (Aubree 1973, Langdon 1976, Kastka & Hangartner 1986, Sabadin et al 1991). Trotz unterschiedlicher Methodik (Feld-, Labor- und kombinierte Feld-/Laborstudie) läßt sich eine moderierende Wirkung der Qualität des Wohnumfeldes auf die Belästigung erkennen, welche etwa 5 dB,A entspricht. Die eigentliche Rolle der ''natürlichen'' Umgebung - meist nur als Grünfläche operationalisiert - konnte in diesen Studien nicht ausreichend eingeschätzt werden, da Verkehrsbelastung und Grünfläche negativ korrelierten. Die verkehrliche Exposition des Inntals (Innsbruck-Kufstein) unterscheidet sich von städtischen Belastungssituationen, daß neben dem lokalen Verkehr eine akustische Mehrbelastung durch Verkehrsquellen (Transit-Autobahn und -Schiene) erfolgt, welche nicht nur das Tal sondern auch die ungeschützten Hanglagen mit einem Geräuschteppich belegen. Dieses Expositionsszenario läßt eine Untersuchung des Einflußes der ''natürlichen'' Umgebung - ohne Störung durch direkte Quellwirkungen - auf Lärmwirkungsparameter zu. Datengrundlage bildet eine Clustererhebung aller Personen (18 - 75 Jahre, N = 837) in einem Radius von 500 m um 32 Lärmmeßpunkte. Alle Teilnehmer absolvierten eine standardisierte Fragebogenerhebung zu Verkehr, Umwelt , Lebensumstände, Gesundheit und Bewältigungsverhalten. Zusätzlich wurde eine standardisierte Fotodokumentation der unmittelbaren Wohnumwelt durchgeführt. Mit Hilfe der Fotos wurden aus dieser Stichprobe 139 Personen mit stark kontrastierender ''natürlichen'' Umgebung (''1- viel Natur sichtbar: positive Bewertung der Umgebung''; 2- viel Natur sichtbar: negative Bewertung der Umgebung''; 3- wenig Natur sichtbar: negative Bewertung) nach einheitlichen Kriterien ausgewählt. Der wechselseitige Einfluß dieser kontrastierenden ''natürlichen'' Umwelten auf die Belästigung durch Lärm und Gesundheitsparameter wird im Rahmen eines kontextuellen Forschungsansatzes dargestellt.
Brauer, M.
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Silicon Microphone Development at Infineon Technologies [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Barzen, M. Brauer, M. Füldner and A. Dehé
[A]
Within the framework of the nationally funded project ''Silicon Microphones for Array Applications''(BMBF 16SV1273), which started in Feb. 2001, Infineon Technologies AG has developed Silicon micromachined condenser microphones for applications in automotive and hearing aids.
The advantages of Silicon Microphones compared to electrets are their ability to sustain temperature in excess of 300C, their long term stability and their good reproducibility in terms of sensitivity and noise. These are important facts for precise matching of microphones in array solutions.
This paper will show how Silicon microphones are processed in a standard six inch CMOS fab. Innovative surface and bulk micromachining processes have been developed to realise the microphone functionality. Basically, the microphone consists of a thin poly-Silicon membrane electrode which has precise distance of about 2m to a highly perforated counter electrode. Monolithically integrated microphones as well as two chip solutions have been developed. Especially the hybrid integration opens up a wide spectrum of applications in terms of signal conditioning. Microphones have been realized with sensitivities of up to 30mV/Pa at 2.5V bias and without amplification. These microphones show superior noise equivalent sound pressures of only 25dB(A). With the aid of the developed simulation tools Infineon is nowadays capable of designing microphones to a given specification. Especially the surface mount device packages allow automatic manufacturing and reflow soldering of the devices.
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Simulation of acoustical and electrical Performance of Silicon Microphones [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Brauer, A. Dehé, M. Füldner and R. Laur
[A]
This paper presents a microphone model, which allows simulating acoustical and electrical behaviour. Furthermore the simulation results compare very well with measurements.
The model is based on a SPICE network comprehending the possibility to use it with different simulation tools like PSpice or Spectre. So the benefit is a surrounding area which is compatible with most circuit design areas and the acoustical behaviour can smoothly be integrated into the simulation. For example a complex circuit with integrated filters and amplifiers to analyse the microphone output signal can be simultaneously simulated with the acoustics to match a given specification.
The model includes the entire silicon microphone system with all subsystems like the acoustics, the mechanics, the mechanical-electrical transducer, the circuit including the parasitic capacitances and the housing of the microphone. The acoustical-mechanical simulation depends on the electromechanical analogy between mechanical, acoustical and electrical systems. Therefore it is possible to describe the sensitivity, the noise and particularly the signal-to-noise ratio considering the acoustical and electrical parts of the microphone.
The verification of the model with different bias voltages and various load resistors for the microphone capacity on the one hand and the modification of the sound inlet port on the other hand show an excellent agreement between simulation and measurement. Thus a variation of electrical or mechanical parameters is accurately considered in the model.
Braun, Eberhard
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Umsetzung der Lärmmanagementrichtlinie für Schießlärm großkalibriger Waffen - Teil I: Managementwerkzeug [DAGA 2008 (Dresden)]
B. Wiedemann, E. Braun, F. Hammelmann and K.-W. Hirsch
[A]
In 2007 ist vom BMVg die Lärmmanagementrichtlinie (LMR) für das Lärmmanagement auf Schießplätzen der Bundeswehr erlassen worden. Diese LMR schreibt ein ,tägliches' Lärmmanagement so vor, dass einerseits jeweils bestimmte Lärmkriterien einzuhalten sind (Schutz vor erheblichen Belästigungen) und andererseits in Umsetzung der zweiten Forderung des BImSchG der tägliche Schießbetrieb so zu planen ist, dass die Nachbarschaft so gering wie möglich belastet wird (Minimierung der Belastung). Das Lärmmanagement beruht also nicht auf einer statischen Genehmigung, sondern definiert einen dynamischen Prozess, der täglich mit dem Lärmproblem konfrontiert.
Vor Ort muss das Lärmmanagement entscheidungsarm sein, weil lärm-akustische Kompetenz nicht vorausgesetzt werden darf. Zur Durchführung dieses Lärmmanagement muss dem Betreiber deshalb ein IT-Werkzeug an die Hand geben werden, das weitgehend automatisiert und angepasst an den Planungsvorgang den Betriebsplaner dabei unterstützt, die Managemententscheidung während der Schießplanung zu treffen.
Der Beitrag beschreibt das komplexe Zusammenwirken der topographischen, geometrischen, militärischen und akustischen Eingangsdaten für die Berechnung einer Lärmprognose und erläutert die Aussagen der während des Planungsprozesses verfügbaren Rasterlärmkarten und Analysewerkzeuge.
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Umsetzung der Lärmmanagementrichtlinie für Schießlärm großkalibriger Waffen - Teil II: Dokumentation und Qualitätssicherung [DAGA 2008 (Dresden)]
K.-W. Hirsch, F. Hammelmann, B. Wiedemann and E. Braun
[A]
Das tägliche Lärmmanagement nach der Lärmmanagementrichtlinie des BMVg (LMR) erfordert einen grundsätzlich anderen Umgang mit den Eingangs- und Ausgangsdaten bei der Lärmprognose als bei traditionellen Genehmigungsverfahren. Die Prognose wird zu jedem Zeitpunkt der Planung eines konkreten Schießtages auf der Basis der jeweils verfügbaren aktuellen Daten berechnet. Diese Daten sind entlang der Zeitachse zu protokollieren. Damit kommt der Synchronität der Datengültigkeit eine größere Bedeutung zu als in Genehmigungsverfahren, deren typischer Bezug auf einen mittleren Tag, ein mittleres Jahr o.ä. eher träge von Datenänderungen abhängen.
Beispielsweise wird in der LMR eine Langzeitstärkewindrose benutzt, um die Schallausbreitung im Vorfeld des Schießtages zu schätzen. Nach Durchführung des Schießtages wird diese Schätzung durch Wetterbeobachtungen am konkreten Schießtag ersetzt. Genauso wird der eigentliche Schießbetrieb in der typisch 10-wöchigen Planungsphase z.B. im Hinblick auf die einzusetzenden Waffen und Anlagen immer näher spezifiziert, so dass sich die Quelldaten also Quellstärke, Richtcharakteristik, Schussanzahl und die Belegung ändern. Dennoch ist der einmal zugesagte Schießbetrieb grundsätzlich zu ermöglichen, um Betreibern und Nutzern die unabdingbare Planungssicherheit zu gewährleisten.
Der Beitrag möchte nur einige Aspekte der Dokumentation und Qualitätssicherung eines täglichen Lärmmanagements aufzeigen, um deutlich zu machen, wie transparent und nachvollziehbar die Managemententscheidungen z.B. der öffentlich-rechtlichen Fachaufsicht zur Verfügung gestellt werden.
Braun, Eugen
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NVH Drive Line Optimisation by MBS [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Wolff, E. Braun and N. Alt
[A]
Obwohl die Aufgabe des Antriebstrangs lediglich darin besteht, das Drehmoment auf die Straße zu übertragen, ist die Auslegung durch eine Reihe von Vorgaben wie z. B. Haltbarkeit, Packaging, Akustik, Fahrverhalten sehr anspruchsvoll. Die Vorgaben führen oft zu widersprüchlichen Anforderungen, bei denen man angemessene Kompromisse in Kauf nehmen muss.
Die vorliegende Arbeit untersucht zwei Beispiele, bei denen Abstriche unvermeidlich sind, und zeigt auf, wie man den bestmöglichen Kompromiss finden kann. Ein Beispiel behandelt das Problem des Getrieberasselns bei Handschaltgetrieben unter Berücksichtigung von Aspekten sowohl der Akustik als auch der Fahrbarkeit. Ein zweites Beispiel behandelt das ''Clunk-Geräusch/Vibrationen'' bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe. Bei einem Gangwechsel im Stand von ''D zu R'' oder von ''P zu R'' können störende ''Clunk-Geräusche'' und Vibrationen auftreten.
Mit Hilfe von Tools wie z. B. Mehr-Körper-Simulation (MKS) und and Computer Aided Testing (CAT) werden Optimierung durchgeführt. Für die MKS Methode wird ein komplettes Fahrzeugmodell benötigt, bestehend aus Aggregat, Antriebsstrang und Chassis. Die Gummilager aller elastisch aufgehängten Komponenten - Powertrain, Differential, Fahrschemel - werden ebenfalls berücksichtigt. Durch eine Sensitivitätsanalyse kann der Einfluss der wichtigsten Parameter untersucht und somit der beste Kompromiss gefunden werden.
Zur Reduktion des Getrieberasselns werden u.a. die Einflussmöglichkeiten über die Kupplung und Antriebswellen analysiert. Zum ''Clunk''-Phänomen werden die Ursachen und ebenfalls mögliche Lösungen, z. B. Gelenkspiel, im Detail erörtert.
Braun, J.
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Reduzierung des Überfahrgeräusches von Fahrbahnübergängen in Straßenbrücken
J. Braun
[A]
Der Schutz vor Verkehrslärm ist Bestandteil unserer Maßnahmen für den Umweltschutz. Eine grundsätzliche Schwierigkeit besteht darin, dass die Messverfahren zur Quantifizie-rung des Lärmpegels noch nicht vereinheitlicht sind. Außerdem stehen solche durch phy-sikalische Messungen gewonnenen Werte häufig nicht in Übereinstimmung mit dem sub-jektiven Empfinden der Anwohner.
Die Hauptursache des hohen Lärmpegels in der Brückenumgebung ist in vielen Fällen die Überfahrt der Fahrzeuge über die Fahrbahnübergänge. Darunter sind die Fahrbahnüber-gänge in Lamellenbauweise eine Hauptquelle der Lärmerzeugung, weil die Oberfläche aus Stahllamellen besteht, die quer zur Fahrtrichtung verlaufen.
Es werden einige Resultate der Messungen im Labor und in situ vorgestellt und erste Er-gebnisse einer neuen geräuscharmen Konstruktion vorgestellt.
Diese Entwicklung ist Teil des Forschungsprogramms ''Leistra 2'', das in Verantwortung der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) durchgeführt wird.
Braun, S.
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Nachweis einer orthogonalen Repräsentation von Periodizitäts- und Frequenzinformation im Colliculus inferior mit der 2-Deoxyglucose Methode [DAGA 2000 (Oldenburg)]
G. Langner and S. Braun
[A]
Die Frequenzanalyse der Cochlea wird ergänzt durch eine zeitliche Korrelationsanalyse im zentralen Hörsystem. Beide finden ihren Niederschlag in einer räumlichen Repräsentation im auditorischen Mittelhirn: Tonotopie und Periodotopie. Die Tonotopie wurde bereits bei einer Vielzahl von Tieren z.B. mit der sogenannten C14-2-Deoxyglukose- methode nachgewiesen. Aktive Neurone decken ihren Energiebedarf hauptsächlich über die Aufnahme von Glukose. Die von uns an Mäusen eingesetzte radioaktiv markierte Deoxyform der Glukose wird von Neuronen wie normale Glukose aufgenommen, kann dann aber im Zellstoffwechsel nicht zur Energiegewinnung abgebaut werden, reichert sich daher in aktiven Neuronen an und kann in Gehirnschnitten durch ,Kontaktbelichtungen' von Röntgenfilmen nachgewiesen werden. Aufgrund einer zeitlichen Analyse sind viele Nervenzellen im auditorischen Mittelhirn (Colliculus inferior, IC) nicht nur auf eine Frequenz, sondern auch auf periodische Modulationen von harmonischen Signalen abgestimmt. Sie reagieren also am besten auf Signale in einem engen Frequenzbereich, wenn diese zusätzlich noch mit der richtigen Modulationsperiode behaftet sind. Da diese Signale eine Tonhöhenwahrnehmung auslösen, spielen diese Neurone im IC vermutlich eine wichtige Rolle bei der Tonhöhenkodierung. Die räumliche Anordnung dieser Neurone im IC (Periodotopie) und ihre Orthogonalität zur Tonotopie ließ sich bisher durch räumliche Rekonstruktion der Ableitkoordinaten von Mikroelektroden bei verschiedenen Versuchstieren nachweisen. Bei Beachtung einer Randbedingungen ist es uns nun erstmalig gelungen mit der 2DG-Methode Tonotopie und Periodotopie gleichzeitig direkt sichtbar zu machen. Wie die elektrophysiologischen Untersuchungsergebnisse erwarten ließen, ergeben die zugehörigen Markierungen orthogonale Streifenmuster. Spektrale Informationen und Tonhöheninformationen werden im IC also senkrecht zueinander abgebildet.
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Nachweis einer periodotopen Organisation im Lemniscus lateralis mit der 2-Deoxyglucose-Methode [DAGA 2002 (Bochum)]
G. Langner, C. Simonis and S. Braun
[A]
Harmonische Signale haben eine Tonhöhe, die der Periodizität ihrer zeitlichen Umhüllenden entspricht. Diese Periodizität wird im Hörnerven durch Intervalle von Nervenimpulsen zeitlich kodiert. Neuronale Korrelation von verzögerten und unverzögerten Reaktionen bewirkt, dass viele Neurone im auditorischen Mittelhirn (Colliculus inferior: IC) auf eine bestimmte Periodizität abgestimmt sind. Die neuronale Korrelationanalyse schlägt sich in einer räumlichen Repräsentation der Periodizitätstonhöhe im IC senkrecht zur Frequenzrepräsentation (Tonotopie) nieder. Tonhöhen- und Frequenzinformation sind im IC also orthogonal zueinander abgebildet. Da sich diese Orthogonalität bei verschiedenen Versuchstieren ebenso wie im menschlichen Hörcortex nachweisen lässt, scheint es gerechtfertigt, neben der tonotopen Achse im Hörsystem von einer zweiten, einer periodotopen Achse zu sprechen. Unsere Ableitungen von einzelnen Neuronen im IC haben gezeigt, dass die Korrelationsmechanismen durch periodizitätssynchrone inhibitorische Eingänge ergänzt werden. Das führt dazu, dass die durch die Korrelation zunächst erzeugten Kammfilter der IC-Neurone in Bandpassfilter transformiert werden. Die dafür notwendige synchrone Inhibition stammt offenbar aus dem Lemniscus lateralis, der dem IC vorgeschaltet ist. Dieses auditorische Kerngebiet, erhält über sogenannte Riesensynapsen einerseits präzise Information über periodische Signale aus der ersten zentralnervösen Hörbahnstation (Nucleus cochlearis) und andererseits Rückprojektionen aus dem IC. Unsere Untersuchungsergebnisse mit 2-Deoxyglukose zur metabolischen Aktivitätsmarkierung unterstützen die Hypothese, daß die IC-Rückprojektionen periodotop organisiert sind. Gefördert durch die DFG: ''Sonderforschungsbereich 269''.
Braun, T.
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MEMS Packaging - Technological Solutions for a Si-Microphone [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Becker, M. Koch, T. Braun, V. Bader, P. Meier, E. Jung, R. Aschenbrenner and H. Reichl
[A]
Micro Systems and Micro Devices play an important role in today's high tech products. They are used as acceleration sensors for airbag control, as piezo actuators for high resolution print heads, as micro pumps for high precision chemical/medical dispensers or as silicon microphones for smallest hearing aid applica-tions. In order to facilitate the use of such fragile devices, packaging of these structures is on major issue. Due to the cost and yield issues associated with this process step, significant evolution on top of the mi-croelectronic packaging techniques is required.
MEMS packaging fulfils a crucial role within the function of the MEMS device. Besides the electrical inter-connection, the package provides mechanical protection, media separation or coupling (e.g. pressure), signal conditioning, etc., it must enable the resulting package to be manufactured and assembled at low cost. Also, high reliability requirements even under harsh conditions (e.g. oil sink with extreme tempera-ture differences and aggressive ambient) must be fulfilled in order to be accepted in the market for high tech solutions.
Within the project InFON a packaging technology for stress sensitive MEMS devices has been developed, that allows the cost effective packaging of a silicon microphone. The development of the packaging tech-nology is described in detail from concept development and material selection to manufacturing process development and reliability characterization.
Brechbühl, M.
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Akustische Fluzeugerkennung mit neuronalen Netzwerken [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Brechbühl and P. Weyermann
[A]
Die akustische Überwachung von Fluglärm in der Umgebung von Regionalflugplätzen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Da bei solchen Anlagen keine Radardaten zur Verfügung stehen, wird eine Zuordnung von Lärmereignissen zu Flugbewegungen auf akustischer Basis angestrebt. Seit einiger Zeit stehen dazu akustische Messgeräte zur Verfügung, die sämtliche auftretenden akustischen Ereignisse automatisch erfassen und analysieren. Als Ergebnis solcher Analysen stehen Terzspektren als Funktion der Zeit zur Verfügung (Multispektren). Da die akustischen Parameter bei der Erfassung dieser Multispektren räumlich und zeitlich sehr stark schwanken können, versagen konventionelle Methoden zur Zuordnung von Multispektren zu Luftfahrzeugklassen. Deshalb wurde für diese Aufgabe der Einsatz lernfähiger neuronaler Netzwerke untersucht. Die Untersuchung zeigte, dass solche Netzwerke nach einer Lernphase fähig sind, Flugzeuggeräusche automatisch zu erkennen und einer Klasse (z.B. Kolbenmotor, Jet, Turboprop, Helikopter usw. ) zuzuordnen. Ein solches System wurde anschliessend implementiert und während längerer Zeit in der Nähe eines Regionalflughafens betrieben. Das System besteht aus einem leistungsfähigen Schallanalysator, welcher von einem Rechner gesteuert wird. Auf dem Rechner werden die akustischen Kenndaten aus dem gemessenen Multispektrum extrahiert und als Eingangsdaten dem neuronalen Netzwerk zugeführt. Mithilfe des Netzwerkes wird anschliessend entschieden, ob das akustische Ereignis von einem Flugzeug stammt. Falls ja, erfolgt eine Zuordnung zu einer Flugzeugklasse. Durch eine Parallel-Beobachtung der Flugbewegungen wurden in mehreren Schritten die verwendeten Algorithmen überprüft und verbessert, sodass am Schluss eine befriedigende Erkennungsrate der verschiedenen Flugzeugarten resultierte.
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Automated monitoring station for railway noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Brechbühl
[A]
A railway is a high-capacity and environmentally friendly mode of transport. However, for people living nearby it is an onerous source of noise. Swiss transport policy is based on the principle of sustainability and is therefore committed to the transfer of goods from road to rail transport. This will lead to an increase in rail traffic and hence to increased noise alongside the railway lines that could become a growing problem; the Confederation is therefore actively addressing the problem. The Federal Council has passed a new Law on noise control measures on Swiss railways along with a Federal Decree on financing of the necessary noise reduction measures.
A consequence of these noise control programmes is the monitoring and analysis of railway noise. Six permanently installed noise-monitoring stations undertake this task. These measurement stations are self contained and fully automatic. Sensors in the track will detect the passage of a train and provide information on its speed, transit time, the number of axles as well as the axle spacing. Two microphones connected to each station provide noise data to a sound level analyser that will compute the relevant acoustic parameters with high time resolution. The measurement station computer will correlate the acoustic data with the axle-count information to complete a database of rail movements with their resulting environmental noise burden; this data is transferred regularly to a central station. Each measurement station has a comprehensive alarm and failure location system in order to ensure that downtime is controlled to a minimum.
Brechlin, E.
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Charakterisierung von Fahrzeug-Innenraumverkleidungen im Frequenzbereich bis 500 Hz [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
P. van der Linden, W. Mahu, E. Brechlin, R. Di Sante and D. Storer
[A]
Der akustische Gesamteindruck eines Fahrzeugs wird entscheidend durch die akustischen und mechanischen Eigenschaften der Innenraumverkleidungen bestimmt. Durch die Auswahl geeigneter Materialien können erhebliche Verbesserungen bei der Luftschalldämmung und -dämpfung als auch bei der Körperschalldämpfung erzielt werden. Das Verhalten dieser Materialien ist mittlerweile in mittleren und hohen Frequenzbereichen ausreichend gut verstanden und kann über geeignete Modelle, etwa auf der Grundlage statistischer Energiebetrachtungen, auch für numerische Vorhersagen verwendet werden. In tieferen Frequenzbereichen, die typischerweise mit Hilfe von Finite Elemente Modellen, experimentellen Modal-Modellen und Übertragungsmatrizen beschrieben werden, verlieren diese Modelle jedoch oft ihre Gültigkeit. Im Vortrag werden experimentelle und numerische Verfahren vorgestellt, die das akustische Verhalten von Innenraumverkleidungen im unteren Frequenzbereich bis etwa 500 Hz beschreiben. Dabei wird sowohl auf ihre mechanischen Eigenschaften (wie Materialsteifigkeiten, -massen und -dämpfungen) als auch auf ihre akustische Eigenschaften (Impedanzen, Schalldämmaß) eingegangen.
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Ansätze zur Berechnung von Strömungsgeräuschen für industrielle Anwendungen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
Z. El Hachemi, P. van Ransbeeck, L. Cremers, E. Brechlin and F. Tremblay
[A]
Die Berechnung von Schallfeldern mit Hilfe von Randelemente und Finite Elemente Methoden hat sich mittlerweile als Standardwerkzeug bei der Entwicklung geräuscharmer Produkte bewährt. Bisher sind diese Verfahren zumeist auf den Fall ruhender oder mit gleichförmiger Geschwindigkeit strömender Fluide beschränkt. Viele industrielle Anwendungen im Automobilbau sowie der Luft- und Raumfahrt erfordern jedoch auch die Berechnung der Schallentstehung durch instationäre und turbulente Strömungen. Bestehende Ansätze auf der Basis einer direkten Lösung der instationären Navier-Stokes Gleichungen im Zeitbereich sind aufgrund der hohen Rechenzeiten und der ungenügenden Genauigkeit in der Regel auf die Bereiche niedriger und mittlerer Reynoldszahlen beschränkt. Im Vortrag werden vielversprechende Ansätze für die Berechnung von Strömungsgeräuschen vorgestellt, die auf einer Kombination bestehender Verfahren der numerischen Fluiddynamik und der numerischen Akustik basieren. Diese Ansätze beruhen auf der sog. ''akustischen Analogie'' von Lighthill und Ffowcs Williams-Hawkings, bei der einzelne Terme der Navier-Stokes Gleichungen als akustische Quellen (Monopole, Dipole, Quadrupole) betrachtet werden, die im Inneren des Schallfelds sowie auf dem Rand verteilt sind. Im Gegensatz zu den bisherigen auf dieser Analogie aufbauenden Verfahren, die nur Näherungslösungen für den Schalldruck im Fernfeld liefern, können mit diesen Ansätzen sowohl die Nah- und Fernfelder von strömungsakustischen Quellen als auch die Schallstreuung an festen Oberflächen berechnet werden. Im Vortrag werden neben den grundlegenden theoretischen Zusammenhängen die Ergebnisse von Testrechnungen sowie Ansätze zur Integration dieser Verfahren in das Softwarepaket Sysnoise vorgestellt.
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Application of a Novel Wave Based Prediction Technique for Acoustic Cavity Analysis [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Pluymers, C. Vanmaele, R. Masti, W. Desmet, D. Vandepitte, P. Sas and E. Brechlin
[A]
Vehicle interior acoustics has become an important design criterion. Both legal restrictions and the growing demand for comfort, force car manufacturers to optimize the vibro-acoustic behavior of their products. The tendency to minimize the number of physical prototypes and to reduce the overall development cost and time, as well as the high performance of modern computer resources, clear the path for numerical prediction techniques to drive the noise, vibration and harshness optimization.
The most commonly used numerical prediction techniques for vibro-acoustics are element based methods, such as the finite element method and the boundary element method, and the statistical energy analysis method. However, element based methods are only applicable in the lower frequency range and the statistical energy analysis method in the higher frequency range, leaving a frequency band, which is called the mid-frequency gap, for which no effective prediction technique is available at this moment.
The wave based prediction technique is one of the techniques that exhibit potential to narrow this frequency gap. Like the element based methods, the wave based prediction technique is a deterministic technique, which is however computationally more efficient and thus suited for the mid-frequency range.
This paper discusses the application of the wave based prediction technique for the three-dimensional acoustic analysis of a car-like cavity. A comparison with corresponding finite element discretizations as well as an experimental validation are presented with special focus on the convergence rate and computational efforts involved with the novel technique.
Brecht, D.
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BEM-Berechnung der Schallstreuung an Testobjekten in Wasser und im Sediment [DAGA 2003 (Aachen)]
A. Homm, D. Brecht and H. Peine
[A]
Zur Zeit befinden sich SONAR Verfahren in der Entwicklung, deren Zielsetzung das Auffinden von versandeten Körpern ist. Dies erfordert die Kenntnis der akustischen Rückstreueigenschaften der Objekte, je nach dem ob sie sich frei in der Wassersäule befinden oder im Sediment eingesunken sind. Von der FWG wurden Kugeln und zylindrische Strukturen mit Hilfe eines experimentellen Sedimentsonars (EXSESO) auf dem Wehrforschungsschiff PLANET in der Ostsee untersucht. Mit einem iterativen BEM-Verfahren, FIELD, das im Auftrag der FWG für diese Art Anwendungen weiterentwickelt und angepasst worden ist, wurden entsprechende Berechnungen durchgeführt. Die akustischen Reflexionseigenschaften der Objekte in Wasser bzw. im Sediment wurden in Form von relativen Eingangsimpedanzen berücksichtigt. Der Frequenzbereich erstreckte sich von 15 bis 25 kHz, was Helmholtzzahlen von ca. 30 bis 60 entspricht. Dabei handelt es sich um erste numerische Abschätzungen, da bei diesem Verfahren weder die Frequenzbandbreite der verwendeten Signale, noch die Materialeigenschaften der Strukturen direkt berücksichtigt werden können. Den numerischen Berechnungen werden erste experimentelle Befunde gegenübergestellt.
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Detection of objects buried in the seafloor: Experimental Sediment Sonar EXSESO [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
H. Peine and D. Brecht
[A]
With the demonstrator system EXSESO (Experimental Sediment Sonar) FWG investigates the detection and classification of objects buried in the seafloor under realistic conditions.
The test sites are located in the Baltic Sea near Kiel. Spheres and cylinders filled with concrete were used as targets. Most of them were equipped with water jet facilities. These help the divers to bury the targets and keep the disturbed sediment volume rather small.
Some of the objects are equipped with a transponder system, allowing to check the target position with high accuracy.
Experimental Results of the Sea Trials are presented. This includes detection results, display concepts, the fusion of high and low frequency information and the related signal processing tools.
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Schallausbreitung und Sonarortung unter Wasser unter dem Einfluss inhomogener Strömung [DAGA 2008 (Dresden)]
D. Brecht
[A]
Sonare spielen eine Schlüsselrolle bei der Überwachung von Häfen und Wasserstraßen sowie beim Schutz von Schiffen gegen terroristische Angriffe durch Taucher, Minen oder kleine UUVs/AUVs.
Mit mathematisch/numerischen Modellen lässt sich die Leistungsfähigkeit und Ortungsreichweite eines Sonars unter den konkret herrschenden Bedingungen abschätzen. Dies erfordert, dass neben den technischen Parametern insbesondere die die Schallausbreitung beeinflussenden Umgebungsbedingungen möglichst naturgetreu berücksichtigt werden. Bereits geringfügige Änderungen und Variationen können sich unter sensiblen Bedingungen entscheidend auf die Schallausbreitung und damit die Ortungsreichweiten auswirken.
Die Schallausbreitung wird im wesentlichen durch das Schallgeschwindigkeitsprofil im Wasser sowie die Reflektions-/Absorptionsbedingungen an der Meeresoberfläche sowie am Meeresboden beeinflusst. Unter besonderen Bedingungen kann zusätzlich auch die Strömung zu entscheidenden Änderungen der Schallausbreitung (Brechung) führen. Strömungsbedingte Effekte werden in den derzeit verwendeten Modellen nicht berücksichtigt, da sie in den meisten Szenarien eine untergeordnete Rolle spielen.
Die Berücksichtigung des Strömungseinflusses erfolgt bei den im hohen Frequenzbereich üblichen Strahlenmodellen durch eine Modifizierung der Strahlgleichungen. Der Einfluss auf Schallausbreitung und Detektionsreichweiten wird anhand von Beispielen für den Fall starker Scherströmung demonstriert. In der Praxis sind vergleichbar starke Auswirkungen nur in Gebieten mit besonders starken inhomogenen Strömungen zu erwarten, beispielsweise in Flüssen/Mündungen, Tidengewässern und Meerengen. Die Konsequenzen für die Sonarortung werden für ein konkretes Szenario diskutiert.
Breebaart, J.
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Analyse räumlicher Schallfelder mit einem binauralen Modell [DAGA 2002 (Bochum)]
J. Breebaart and A. Kohlrausch
[A]
Dieser Vortrag beschäftigt sich mit der Analyse der Wahrnehmung räumlicher Schallfelder, wie sie durch Wiedergabe über Stereolautsprecher in einer echofreien Umgebung erzeugt werden. Hierbei konzentrieren wir uns auf Phantomschallquellen, die durch Intensitätsunterschiede zwischen rechtem und linkem Lautsprechersignal hervorgerufen werden (Intensitätsstereophonie). In der Modellanalyse werden die vier richtungsabhängigen Übertragungsfunktionen zwischen den beiden Lautsprechern und den beiden Ohren sowie die periphere Signalverarbeitung im Gehör berücksichtigt. Die entstehenden Schallfelder werden in Hinblick auf die (frequenzabhängigen) interauralen Zeit- und Pegelunterschiede sowie Veränderungen im Spektrum untersucht. Die Modellanalyse zeigt z.B. deutlich die Umwandlung von Pegelunterschieden in den Lautsprechersignalen in interaurale Zeitunterschiede zwischen rechtem und linken Ohr für Frequenzen bis ca. 700 Hz. In der Analyse vergleichen wir die psychoakustischen Eigenschaften von Phantomschallquellen mit denen 'echter' Schallquellen am Ort der Phantomschallquelle für verschiedene Hörerpositionen innerhalb und außerhalb des 'Sweetspots'. Für Positionen außerhalb des Sweetspots treten, aufgrund des unterschiedlichen Abstandes zu den beiden Lautsprechern, zusätzliche Laufzeit- und Pegelunterschiede auf, die das wahrgenommene Stereobild in Richtung eines der beiden Lautsprecher verschieben. In dieser Hörsituation muss, neben den interauralen Unterschieden, auch der Präzedenzeffekt in der Analyse berücksichtigt werden.
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Progress on Parametric Coding for High Quality Audio [DAGA 2003 (Aachen)]
E. Schuijers, A. Oomen, A. den Brinker and J. Breebaart
[A]
In the course of the ''MPEG-4 Extension 2'' standardisation process, a parametric coding scheme is under development. This coding scheme is based on the notion that any audio signal can be dissected into three objects. The three objects that are employed in the parametric coding scheme correspond to aspects, which are well known from both auditory perception as well as physical determinants of natural audio signals. These objects are transients, sinusoids and noise. Each of these objects allows for an efficient parametric representation. The parametric coder is targeting medium to high quality for CD quality material, at bit-rates from 24 kbit/s stereo. The initial submission of the parametric coding scheme to MPEG was represented as reference Model 0 (RM0) in November 2001. Since that time, by means of a number of improvement proposals (Core Experiments), the maturity of the reference model has steadily increased. The major improvements consisted of the inclusion of parametric stereo and an alternative noise model. In line with the parameterisation of the mono signal, an efficient solution has been developed where the spatial image of a stereo signal is also parameterised using three types of parameters describing the spatial image. The change in the noise module consists of a non-uniform description of the spectral content using ''Laguerre'' filtering. In the paper, we will outline all recent improvements that have been proposed in the course of MPEG4-Extension 2 standardisation. Furthermore, we will present subjective listening test results illustrating the quality of the parametric coding scheme.
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Optimal Coding of Stereo (OCS) [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Breebaart, S. van de Par and A. Kohlrausch
[A]
Audio coders aim at transmission and storage bandwidth reduction
with a minimum of perceptual quality loss.
The information reduction relies on two principles: removal of redundant
information and exploitation of (perceptually) irrelevant information.
For stereo audio material, a limited repertoire of
methods to exploit across-channel redundancy and perceptual irrelevancy
is currently used. Well-known techniques are so-called mid-side coding and 'intensity stereo',
which exploit across-channel correlation and the human insensitivity to phase differences
at high frequencies, respectively.
The result is a two-channel representation, where the monaural as well as the spatial
properties are encoded in both channels.
In contrast, the OCS algorithm completely separates monaural and spatial information
by representing a stereo signal by a monaural channel plus a limited amount of side
information covering the spatial properties.
This is achieved by analyzing and parameterizing of the
perceptually relevant spatial properties
of the incoming stereo audio content, combined with the generation of a mono downmix
of the two input channels.
This mono signal can be encoded using any existing coding technique.
In addition, the spatial parameters are coded and combined with
the encoded mono signal to form a total output bitstream.
At the decoder side, the mono signal is decoded and the spatial properties
are reinstated according to the transmitted spatial parameters to form a stereo
output signal. Listening tests have revealed that a spatial parameter bitstream
of less than 10 kbits/s is sufficient for high-quality audio, which leads
to a significant bit-rate reduction compared to present-day stereo coding algorithms.
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Psychoacoustic contributions to new techniques for the representation of interaction with multi-media content [DAGA 2005 (München)]
A. Kohlrausch, J. Breebaart, M. McKinney, S. van de Par and J. Skowronek
[A]
Die Entwicklung der Psychoakustik in den letzten 100 Jahren ist
immer stark verknüpft gewesen mit technologischen Entwicklungen
und daraus abgeleiteten wissenschaftlichen Fragen über die
Wirkungsweise des Gehörs. So starteten die Forschungslaboratorien
des 'Bell Telephone System' um 1914 ein umfangreiches
Forschungsprogramm zu Sprache und Gehör, um den Entwurf von
Telephonsystemen zu verbessern. Auch heute beeinflussen
psychoakustische Kenntnisse die Entwicklung neuer Mediensysteme
und dafür möchte in meinem Vortrag zwei Beispiele bringen. Das
erste betrifft moderne Verfahren der Datenreduktion bei digitalen
Audiosignalen. Bei den frühen Verfahren zur digitalen
Audiokompression, seit 1992 festgelegt in verschiedenen MPEG
Standards (von denen das MP3 Verfahren die größte Bekanntheit
erreicht hat), wurde vor allem das Phänomen der spektralen
Maskierung ausgenutzt: Das bei der Amplitudenquantisierung
entstehende Fehlersignal wurde spektral so geformt, dass es
optimal durch das Musiksignal maskiert wurde. Ich möchte in dem
Vortrag neuere Ansätze vorstellen, bei denen das Audiosignal
durch verschiedene Signalformen wie Transienten,
Sinuskomponenten, oder Rauschen parametrisch beschrieben
wird. Solche Signalrepräsentationen erlauben nicht nur eine
starke Datenreduktion, sondern eröffnen auch neue Möglichkeiten
der Signalmanipulation, wie z.B. Variation der Dauer oder der
Frequenz. Ein zweites Gebiet ist die automatische Inhaltsanalyse
von Audiosignalen, wie sie z.B. zur automatischen Klassifikation
in verschiedene Musikgenres benötigt wird. Hierbei zeigt sich,
dass die Verwendung psychoakustisch motivierter Signalfeatures
häufig eine bessere Klassifikation ermöglicht als direkt aus dem
Signal abgeleitete, sogenannte low-level Features.
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Sensitivity to ITD Changes in a Binaural Detection Model [DAGA 2007 (Stuttgart)]
A. Kohlrausch, N. Le Goff and J. Breebaart
[A]
In this contribution, we analyze the binaural model, proposed by
Breebaart, van de Par and Kohlrausch in 2001, for its ability to
predict just noticeable differences in interaural time differences
(ITDs). This model is conceptually similar to crosscorrelation models,
and the relevant model property for ITD detection is its internal
delay line. We first study, which point along the internal delay axis
changes most when the ITD of a sinusoidal stimulus changes. There are
two candidate positions: First, the position where the
crosscorrelation function of the reference stimulus has its maximum
(e.g., zero ms for a stimulus without any ITD), and secondly a point
at which the crosscorrelation function has its steepest slope, which
is at a delay corresponding to a quarter period of the stimulus. With
this analysis, we can also compare the model's thresholds depending on
the considered positions. A second question of interest is how the
model deals with stimulus randomness in ITD experiments. From
perception experiments it is known that the thresholds for sinusoidal
stimuli and for narrowband random-noise stimuli with the same center
frequency are very close.
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Anwendungsbeispiele für Musikanalyse-Algorithmen [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Skowronek, M. McKinney, S. van de Par and J. Breebaart
[A]
Seit einigen Jahren werden Algorithmen zur automatischen Analyse von Musik entwickelt, die dann wiederum für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden. Das Spektrum der Anwendungen reicht von erweiterten Musikdatenbankabfragen über Online-Shops und personalisiertem Internet-Radio bis hin zu Musikplayern. Zunächst wird dieser Konferenzbeitrag eine kurze Übersicht des Marktes geben, bei der der Fokus auf jenen Anwendungen liegt, in denen eine Analyse des Audiosignals eine zentrale Rolle spielt. Anschliessend werden eigene Ansätze für die vier Musikanalyseaufgaben Musik-Genre-Klassifikation, Musik-Mood-Klassifikation, Musik-Ähnlichkeits-Bestimmung sowie Persönliche-
Kategorien-Klassifikation vorgestellt. Eine Demonstration dieser Algorithmen mittels eines Musikplayers schliesst den Beitrag ab.
Breitbach, H.
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Positionsoptimierung für ANR - Systeme [DAGA 2006 (Braunschweig)]
S. Böhme, D. Sachau and H. Breitbach
[A]
In propellergetriebenen Militärflugzeugen kann der Lärmpegel in der Luftfahrzeugzelle bis zu 110 dBA erreichen. Verursacht wird der tonale Lärm durch Schwingungen, deren Frequenzen Vielfache der Propeller-Blattfolgefrequenzen bis zu 500Hz sind. Für den Aufenthalt von Personen in einer solchen Umgebung müssen nach gesetzlichen Bestimmungen Lärmschutzmaßnahmen vorgesehen werden. Da die Reduzierung des Gesamtgewichtes ein Kernproblem bei der Konstruktion von Luftfahrzeugen darstellt, rücken aktive Maßnahmen zur Reduzierung der Lärmpegel in den Focus der Flugzeugindustrie. Die Qualität solcher ANR (engl.: active noise reduction) - Systeme wird entscheidend durch die Positionierung der Aktuatoren und Sensoren bestimmt. Vorgestellt wird ein hybrider evolutionärer Algorithmus zur Lösung dieses diskreten kombinatorischen Optimierungsproblems. Dieses Verfahren verknüpft zwei Ansätze der naturanalogen Optimierungsstrategien das Simulated Annealing (SA) und den Genetischen Algorithmus (GA). Für die Anwendung eines solchen Algorithmus werden die möglichen Anordnungen des Systems in binäre Ketten kodiert. Verschiedene Konfigurationen werden zu einer Population zusammengefasst und bestimmten evolutionären Prozessen unterworfen. Die Gestaltung dieser Phasen sowie die Formulierung der zu minimierenden Zielfunktion sind ausschlaggebend für den Erfolg der Optimierung. Der Algorithmus wird angewendet für ein ANR - System im Militärtransporter A400M der Firma Airbus, um den Lärmpegel in einem halbgeschlossenen Volumen auf 86 dBA zu senken und damit bestehende Arbeitschutzbestimmungen einzuhalten.
Ausgewählte Ergebnisse und der grundlegende Ablauf der Positionsoptimierung werden präsentiert.
Breithaupt, C.
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Sprachsignalverbesserung im Spektralbereich auf der Grundlage supergaußscher Verteilungsdichtefunktionen [DAGA 2003 (Aachen)]
R. Martin and C. Breithaupt
[A]
Mit zunehmender Verbreitung der mobilen Telefonie und dem gesetzlich vorgeschriebenen Einsatz von Freisprecheinrichtungen kommt der Störgeräuschreduktion immer größere Bedeutung zu. Die in der Sprachkommunikation eingesetzten Störgeräuschreduktionsverfahren arbeiten überwiegend im Spektralbereich. Dabei wird ein Signalabschnitt von 16-32 ms Dauer mit einer Spektraltransformation oder einer Filterbank analysiert und im transformierten Bereich mit statistischen Verfahren von Störsignalen befreit. Die bisher bekannten Verfahren, z.B. die Amplitudenschätzer nach Ephraim und Malah (1984, 1985), legen dabei eine (komplexe) Gaußverteilung für die Koeffizienten des Sprach- und des Störsignals im Spektralbereich zugrunde. Tatsächlich gehorcht die Verteilungsdichtefunktion der Sprachkoeffizienten aber eher einer Laplace- oder einer Gammaverteilungsdichtefunktion. In diesem Beitrag stellen wir eine neue Klasse von Minimum Mean Square Error (MMSE) Schätzverfahren vor, die auf der Grundlage von Laplace- und Gammaverteilungsdichtefunktionen entwickelt wurde. Im Unterschied zu bisher bekannten Ansätzen können wir analytische Lösungen für das Schätzproblem angeben. Gegenüber den Verfahren mit gaußscher Modellierung, z.B. dem Wiener Filter, wurde in allen untersuchten Fällen ein verbessertes Signal-zu-Rauschverhältnis erzielt.
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Methoden der Signalverarbeitung für die robuste Spracherkennung [DAGA 2005 (München)]
C. Breithaupt and R. Martin
[A]
In der automatischen Spracherkennung werden adaptive Geräuschreduktionsfilter zur Reduktion von Geräuschen im akustischen Signal eingesetzt. Dabei hat die Verwendung von Filtern, die auf der Grundlage supergaußscher Statistiken berechnet werden, zu einer leichten aber konsistenten Verbesserung geführt. Das gestörte Sprachsignal soll dabei soweit von der Störung befreit werden, dass sich für das gefilterte Signal wieder ein statistisches Verhalten ergibt, wie es auch in den Trainingsdaten des Spracherkenners beobachtet wird.
Dieser Beitrag gibt zunächst einen Überblick über gängige Verfahren der Geräuschreduktion sowie über neuere Entwicklungen. Dabei wird insbesondere auf supergaußsche Statistiken eingegangen. Desweiteren soll gezeigt werden, dass die heutigen Filteralgorithmen einem 'idealen' Filter in ihrer Leistungsfähigkeit generell sehr nahe kommen. Das ideale Filter definieren wir als einen Filteralgorithmus, der auf genaue Werte für die Störleistung und den Signal-zu-Stör-Abstand zurückgreifen kann. Ideal ist ein solches Filter deshalb, weil diese Werte zur Parametrierung der Algorithmen in realen Anwendungen nur geschätzt werden können. Diese Untersuchung wird nach Sprachlauten getrennt durchgeführt. Die prinzipielle und die heute mögliche Rekonstruierbarkeit der verschiedenen Sprachlaute wird damit verdeutlicht.
Breitsamter, N.
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Aboveground Low Vibration Emission Ballasted Track with Concrete Trough [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
F. Müller-Boruttau, V. Rosenthal and N. Breitsamter
[A]
Measures for the mitigation of vibration emission from aboveground railway traffic are urgently needed. A newly developed type of aboveground ballasted track fulfills this need.
A solid concrete trough supports and contains a standard ballasted track on a ballast mat. The trough confines the ballast. Thus an extremely stable ballast bed is achieved, resulting in a very smooth, high quality track with low emission and next to zero maintenance costs. The insertion losses due to a) trough bending stiffness, b) ballast mat and mass impedance, c) track quality improvement are explained.
A 4 km double track section was installed on the new Karlsruhe-Basel line next to Baden-Baden. A very demanding insertion loss limit had to be met: in the frequency range 10 - 50 cyc/s only positive insertion loss values were to be accepted. An overall insertion loss of at least 4,5 dB had to be achieved on widely varying subsoil conditions. Measurements obtained with regular trains did show that the requirements were surpassed: An insertion loss average of 7,5 dB was achieved.
Based on the measurement results and iSi calculations (imb-dynamik train-track simulation model) predictions were made of achievable insertion losses for variations of a) trough properties, b) subgrade conditions, c) ballast mat properties. The resulting mitigations of vibration and secondary noise level together with very competitive costs make this new permanent way a tool adaptable even to difficult environmental conditions.
Brendel, B.
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Ein modifiziertes Synthetische- Apertur-Verfahren zur Korrektur geometrischer Artefakte in der intravaskulären Ultraschall-Elastographie [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Perrey, W. Wilkening, B. Brendel and H. Ermert
[A]
Intravascular ultrasound (IVUS) is a gold standard for the morphological assessment of coronary artery diseases. In order to detect unstable plaques, various methods have been proposed for imaging the elastic properties of vessel tissue. In IVUS elastography, tissue is compressed due to changes of the intraluminal pressure, by a force originating from the lumen center. Images are acquired during the compression, the resulting radial strain is computed along the ultrasound beams using cross correlations. If the transducer is not centered in the lumen, the ultrasound beams are not parallel to the force direction, leading to errors in the strain estimate. We propose a modified synthetic aperture focusing technique (SAFT) that allows the reconstruction of ultrasound beams parallel to the force. With conventional SAFT, B?mode images are formed using a fixed reconstruction pattern with beams in radial direction, with respect to the catheter center. After estimating the eccentric catheter position from a conventional image, the angle between ultrasound beam and force direction can be calculated. The modified SAFT reconstructs ultrasound beams in direction of the strain, originating from the lumen center. The angle is corrected and strain artefacts are reduced. To verify this approach, a 64 element intravascular circular array is simulated, imaging a vessel with different eccentric catheter positions. Radial strain is calculated using an iterative phase zero estimation of the complex cross correlation function of base band signals. The results show the feasibility of this approach for the correction of strain artefacts due to an eccentric catheter position.
Brennberger, M.
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Statistische Energieanalyse der Windgeräusche am Kraftfahrzeug [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Eberle, R. Schilling, M. Brennberger and G. Wickern
[A]
Ab Geschwindigkeiten über 120 km/h sind durch Fahrzeugumströmung entstehende Geräusche die für den Schallpegel im Fahrzeug ausschlaggebende Komponente. Für die typischerweise hochfrequenten Windgeräusche ist die statistische Energieanalyse ein geeignetes Werkzeug um die Schallausbreitung im Gesamtfahrzeug zu betrachten. Aufgabe im Rahmen dieses Projektes ist es, die für den Innenraumpegel eines Fahrzeugs ausschlaggebenden aeroakustischen Quellen zu lokalisieren und geeignete Messmethoden im Windkanal zur Darstellung der Quellen zu finden. Anschließend müssen Wege gefunden werden, die gemessenen Quellterme in bereits bei Audi zur Untersuchung von Antriebs- und Abrollgeräuschen eingesetzte SEA-Gesamtfahrzeug-Modelle zu implementieren. Die Modelle werden hierzu an die Anforderungen der Aeroakustik angepasst. Das Ziel ist eine Vorhersage des durch Windgeräusche hervorgerufenen Geräuschpegels in einem Fahrzeug. Außerdem sollen für lokale Schallquellen die Transferpfade von der windangeregten Quelle in den Fahrzeuginnenraum verfolgt werden. Die Lokalisierung und Quantifizierung der Schallquellen erfolgt durch Mikrofonmessungen im Aeroakustikwindkanal. Die Fluid-Struktur-Wechselwirkungen auf überströmten Fahrzeugoberflächen werden nach dem Ansatz von DeJong in die Fahrzeugmodelle implementiert. Für verschiedene überströmte Karosserieflächen werden die gemittelten Wechseldrücke als Anregung in das SEA-Modell eingebracht, und deren Einfluss auf das Innengeräusch somit berücksichtigt. Ein Vergleich zwischen SEA-berechneten Innengeräuschpegeln und gemessenen Spektren sowie eine Schalltransferpfadanalyse von einer lokalen Schallquelle in den Fahrzeuginnenraum werden vorgestellt.
Brenner, G.
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Kavitation - der dominierende sonochemische Effekt in der Verfahrenstechnik?
U.A. Peuker and G. Brenner
[A]
Sonochemie definiert sich als chemische Umsetzung mit Hilfe von Ultraschall. Dieser Begriff kann von der Reaktionstechnik auf die ganze Verfahrenstechnik ausgedehnt werden. Ziel der Sonochemischen Verfahrenstechnik ist die Nutzung von Ultraschallfeldern zum direkten Erreichen oder zum Verbessern einer verfahrenstechnischen Umwandlung. Als Beispiele können zählen:
- Bioverfahrenstechnik: Zellaufschluss
- Partikeltechnologie: Fällungsreaktionen
- Lebensmitteltechnologie und Pharmazie: Emulsionsherstellung
- Mechanische Verfahrenstechnik: Zerkleinerung
Die genanten Beispiele nutzen alle den gleichen Wirkprozess, die Kavitation, um die verfahrenstechnische Umwandlung zu erreichen. Es zeigt sich ferner, dass andere durch das Ultraschallfeld ausgelöste Effekte, z.B. induzierte Strömungen, sich negativ auf das Verfahrensergebnis auswirken können.
Bei der Analyse der prinzipiellen Wirkmechanismen der Kavitation auf den verfahrenstechnischen Prozess sind eingehende Untersuchungen im Labormaßstab durchgeführt worden. Eine daraus resultierende systematische Apparateentwicklung hat nicht stattgefunden.
Es soll ein Überblick über die verfahrenstechnischen Anwendungen von Ultraschall und deren jeweilige Auslegungskonzepte gegeben werden. Es wird gezeigt wie der Effekt der Kavitation verfahrentechnisch direkt oder indirekt zur Stoffwandlung eingesetzt wird. Ferner wird auf Anwendungsfälle eingegangen, bei denen der Einsatz von Ultraschall konventionellen Lösungen in Effizienz oder Flexibilität überlegen ist.
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Optimierung des Schallfeldes in einem sonochemischen Laborreaktor durch numerische Simulation [DAGA 2007 (Stuttgart)]
T. Huber, S. Langer, G. Brenner and U.A. Peuker
[A]
Aufgrund der zunehmenden Bedeutung von Nanopartikeln für technische Anwendungen ist es notwendig, diese in deutlich größeren Mengen als bisher herstellen zu können. In diesem Zusammenhang könnte der Verwendung von Ultraschall in Fällungsreaktoren eine große Bedeutung zukommen, da diese eine gezielte Prozessführung bei hohen Produktionsraten von Nanopartikeln ermöglichen. Ziel ist es, das Strömungs- und Schallfeld im Reaktor mit numerischen Verfahren zu optimieren, damit die verschiedenen Stoffströme der Edukte im richtigen Verhältnis im Bereich hoher Ultraschallleistung vermischt werden, um die gewünschten Umsatzraten zu erzielen.
Die Modellierung von sonochemischen Reaktoren erfordert insbesondere die Modellierung der Kavitation durch akustische Felder. Die Formulierung eines umfassenden Modells, bei dem beispielsweise der Umsatz eines Reaktors bei gegebenen Reaktionen zuverlässig vorhergesagt wird, ist derzeit allerdings noch nicht möglich. Gründe hierfür sind z.B. die Nichtlinearität der Kavitation und offene Fragen bei der Modellierung des Einflusses der Strömung auf den Transport von Kavitationsblasen.
Zunächst wurde daher eine Studie durchgeführt, bei denen das Schallfeld im Inneren eines Reaktors näherungsweise durch Lösung der linearen Wellengleichung im Frequenzbereich mittels der Finiten-Elemente Methode numerisch simuliert wird. Durch die in diesem Verfahren notwendige Gebietsdiskretisierung lässt sich problemlos die Inhomogenität der Flüssigkeit modellieren, die Berücksichtigung von Dämpfungseffektiven aufgrund der Kavitation ist durch die Implementierung einer komplexen Wellenzahl möglich. Ziel ist es, ein Schallfeld mit einer lokal begrenzten Zone sehr hoher Schalldrücke zu erzeugen, die sich im Inneren des Reaktors in einer gewissen Entfernung von der Berandung und von Einbauten befindet, um dem Verschleiß von Reaktor und Sonotrode vorzubeugen.
Breteau, J.-M.
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Laser induced thermoelastic excitation of plane shear acoustic pulses [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Mounier, M. Hazmoune, N. Chigarev, T. Pézeril, P. Picart, S. Gougeon, J.-M. Breteau and V. Gusev
[A]
A simple theory is developed and numerical estimates are presented to demonstrate the possibility of directly exciting plane shear acoustic pulses by distributed laser-induced thermoelastic stresses. It should be mentioned that in the most of the experiments conducted until now shear waves are excited not directly through thermoelastic effect but through the mode conversion at the surfaces and interfaces of the longitudinal acoustic pulses (excited due to thermal expansion). The direct excitation of shear waves through thermoelasticity is possible due to anisotropy of the crystal thermal expansion. To use this anisotropy the orientation of the laser-irradiated surface relative to the crystal symmetry axis should be optimised. We analysed in details the case of the hexagonal crystals, where the efficiency of the thermoelastic excitation of the plane quasi-shear, and of the plane quasi-longitudinal waves (launched normally to the irradiated surface) depends on the orientation of the surface relative to the crystal axis. The preliminary results of the experiments in Zn single crystals, where the laser interferometry is used for the detection of the nanosecond shear acoustic pulses thermoelastically excited by nanosecond laser pulses, are also reported.
Bretz, N.
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Simulation von Ultraschallausbreitung in kavitierenden Flüssigkeiten [DAGA 2005 (München)]
N. Bretz, M. Kaltenbacher, M. Staudacher and R. Lerch
[A]
Hochleistungsultraschall spielt heutzutage eine wichtige Rolle in medizinischen und industriellen Anwendungen, so auch in der Reinigungstechnik für präzisionsgefertigte Bauteile. Die steigenden Reinigungsanforderungen an solche Bauteile erfordern eine sorgfältige Auslegung der Ultraschallreinigungsanlagen. Der hauptsächliche Reinigungseffekt wird darin durch die auftretende Kavitation erzielt. Um ein besseres Verständnis der komplexen Wechselwirkung von Kavitation und hochintensivem Schallfeld zu erhalten, bedarf es der Möglichkeit einer präzisen numerischen Simulation dieses Vorgangs.
In dieser Arbeit wird ein Simulationsprogramm basierend auf der Finiten Elemente Methode (FEM) zur Berechnung von Ultraschallausbreitung in kavitierenden Medien vorgestellt. Das Modell basiert auf einem Zwei-Phasen Kontinuumsansatz für Blasen-Flüssigkeits-Gemische. Die durch den Ultraschall hervorgerufene Blasendynamik wird durch eine eindimensionale Differenzialgleichung für den Blasenradius beschrieben. Die Kopplung von Schallausbreitung und Blasendynamik erfolgt über den Wechseldruck und den Radius der Kavitationsblasen. Somit wird in diesem Modell die Auswirkung der Blasendynamik auf die Schallfeldbedingungen und umgekehrt berücksichtigt.
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Messtechnische Untersuchungen zur Bestimmung von Kavitation und Reinigungswirkung in der Ultraschallreinigung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
J. Strobel, N. Bretz and R. Lerch
[A]
Ultraschall hoher Intensität wird in der industriellen Fertigung in vielseitigen Anwendungsgebieten eingesetzt. Von besonderer Bedeutung ist hierbei die ultraschallunterstützte Tauchreinigung. Der Hauptreinigungseffekt wird dabei durch Kavitationseffekte erreicht. Für eine Charakterisierung der Ultraschallreinigung ist es deshalb neben der Ermittlung der Schalldruckverteilung erforderlich, Kavitationserscheinungen wie Blasenverhalten und Erosionswirkung zu untersuchen.
Optisch sind kavitierende Gebiete im Medium durch das Auftreten von Kavitationsblasen bzw. Blasenwolken gekennzeichnet. Mittels eines neuen optischen Verfahrens werden diese Zonen in einer Laserebene visualisiert und die Korrelation mit anderen Messprinzipien untersucht.
Zur Bestimmung der Reinigungswirkung auf komplexen Bauteiloberflächen wird ein neues Verfahren zur Aufbringung einer Testschicht für Kavitationserosion vorgestellt. Die Reproduzierbarkeit der mechanischen Eigenschaften dieser Beschichtung wird mit verschiedenen Messverfahren belegt. Es werden Schichtparameter variiert, um eine Anpassung an unterschiedliche Kavitationsintensitäten zu erzielen. Die Erosionsbewertung erfolgt über eine für diese Anwendung entwickelte Bildauswertung, die ein Korrelationsmaß zur Reinigungswirkung liefert.
Für Vergleiche von messtechnisch gewonnenen Daten mit Ergebnissen aus numerischer Simulation müssen der Versuchsaufbau und die mechanische Anregung als Eingangsgrößen der Simulation genau bestimmt werden. Es werden Methoden zur Systemcharakterisierung mit einem Laserscanningvibrometer und weiteren Verfahren vorgestellt.
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Numerische Simulation der Schallausbreitung und Kavitation in der Ultraschallreinigung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
N. Bretz, J. Strobel, M. Kaltenbacher and R. Lerch
[A]
In der Ultraschallreinigung wird der hauptsächliche Reinigungseffekt der auftretenden Kavitation zugesprochen. Die sorgfältige Auslegung von Ultraschallreinigungsanlagen erfordert daher neben der Berücksichtigung der Kavitationszonen auch die des erzeugenden Schallfeldes und ihrer gegenseitigen Wechselwirkung. Die numerische Simulation dient dabei der Förderung des Verständnisses der ablaufenden Vorgänge und der Unterstützung und Optimierung des Designprozesses von Ultraschallreinigungssystemen.
Das verwendete Simulationsmodell zur Berechnung der Ultraschallwellenausbreitung in kavitierenden Medien basiert auf einem Zwei-Phasen Kontinuumsansatz für Blasen-Flüssigkeits-Gemische. Es enthält eine indirekte Kopplung von Schallausbreitung und Blasendynamik über den Wechseldruck und den Radius der Kavitationsblasen. Die numerische Analyse erfolgte auf der Basis eines eigenentwickelten Finite-Elemente-Codes.
Es werden Simulationsergebnisse vorgestellt und mit experimentellen Daten verglichen.
Der Einfluss der Geometrie und der Position des zu reinigenden Bauteils auf das Schallfeld und die Kavitation werden untersucht und die Korrelation von simulierter Kavitationsaktivität und Reinigungsversuchen wird diskutiert. Untersuchungen an einem beschichteten Metallzylinder zeigen, dass die Reinigung an Stellen auftritt, an denen die Simulation ein Kollapsverhalten zeigt.
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Messtechnische Untersuchungen der Kavitationswirkung in der Ultraschallreinigung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J. Strobel, N. Bretz, M. Staudacher and R. Lerch
[A]
Ultraschall hoher Intensität wird in der industriellen Fertigung in vielseitigen Anwendungsgebieten eingesetzt. Von besonderer Bedeutung ist hierbei die ultraschallunterstützte Tauchreinigung. Dabei besteht in der Feinstreinigung präzisionsgefertigter Bauteile die Forderung nach erhöhter Reinigungsqualität bei gleichzeitig verkürzten Prozesszeiten.
Der Hauptreinigungseffekt wird durch die bei der entstehenden Kavitation auftretenden Mechanismen erzielt. Zur Charakterisierung des Reinigungseinflusses durch Kavitationserscheinungen wie Blasenverhalten und Erosionswirkung sind eine präzise Kenntnis der Einflussparameter und ein quantifizierbares Reinigungsmaß erforderlich.
Es wird eine entwickelte Testschicht für Kavitationserosion auf Bauteiloberflächen vorgestellt. Diese besteht aus einem galvanisch aufgebrachten Mehrschichtaufbau, der eine Anpassung an praxisrelevante Reinigungszeiten ermöglicht. Mit einem Bildauswerteverfahren kann die kavitationsbedingte Testschichtablösung in ein von subjektiven Einflüssen unabhängiges Reinigungsmaß übertragen werden. Durch verschiedene Messverfahren werden die Testschichteigenschaften und deren Reproduzierbarkeit ermittelt. Es werden Reinigungsuntersuchungen vorgestellt, mit denen die Anpassung der Schichteigenschaften an verschiedene praktische Anforderungen wie Gleichmäßigkeit der Reinigung oder benötigte Reinigungsdauer gezeigt werden kann.
Die resultierende Reinigungswirkung ist stark von Einflussgrößen wie eingebrachter Leistung, Gasgehalt oder Oberflächenspannung des Mediums abhängig. Es werden Ergebnisse präsentiert, die den Einfluss dieser Größen auf Schallfeld und Kavitationswirkung darstellen. Aus den Ergebnissen werden optimierte Parameter für die Ultraschallreinigung abgeleitet.
Breuer, F.
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Simulation des Publikums durch spezielle Polyester-Textilien bei der raumakustischen Messung von Konzertsälen in der Praxis [DAGA 2003 (Aachen)]
K.-H. Lorenz and F. Breuer
[A]
In diesem Vortrag wird der praktische Einsatz und die Eignung spezieller Polyester-Textilien als Publikumssimulation bei raumakustischen Messungen von Konzertsälen behandelt. Bei der Messung objektiver Parameter in Konzertsälen für deren primären Einsatzzweck als Auditorium, ist das grösste praktische Hindernis, dass der Saal meist nicht im besetzten Zustand gemessen werden kann. Jedoch gerade die Messwerte des gänzlich besetzten Raumes sind für die akustischen Eigenschaften des Auditoriums kennzeichnend und daher von besonderem Interesse. Anstatt aus den Messwerten des unbesetzten Saales die des besetzten zu extrapolieren, kann spezielles Absorptionsmaterial verwendet werden, um die Eigenschaften einer Besetzung mit Publikum zu simulieren. Um dies unter Praxisbedingungen zu testen, wurden in vier Räumen unterschiedlicher Grösse (Hallraum, kleiner Konzertsaal, grosser Hörsaal, grosser Konzertsaal) und Besetzung Messungen durchgeführt, und zwar im leeren Zustand, teilbesetzt mit Publikum und mit der zuvor besetzten Fläche mit Absorptionsstoff belegt. Gemessen wurden Nachhallzeiten und Impulsantworten an diversen vergleichbaren Positionen. Die Ergebnisse dieser Messungen werden hier vorgestellt wie auch der praktische Einsatz, die Eigenschaften und die Eignung des Absorptionsmateriales aus Polyester, das hier als Publikumssimulation dient.
Breuer, S.
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Automatische Prominenzetikettierung einer Datenbank für die korpusbasierte Sprachsynthese [DAGA 2000 (Oldenburg)]
P.S. Wagner, S. Breuer and K. Stöber
[A]
Neuere, konkatenative Verfahren innerhalb der Sprachsynthese ben''otigen große, auf verschiedenen phonetischen, prosodischen und linguistischen Ebenen annotierte Datenbanken für eine optimale Einheitenauswahl. Die manuelle Etikettierung gesprochener Sprache mit prosodischen Einheiten ist ein aufwendiges Verfahren, welches insbesondere bei großen Datenbanken schwer durchzuf''uhren ist. Eine dieser prosodischen Einheiten ist die wahrgenommene Prominenz von Silben. Sie ist aufgrund ihres perzeptiven Charakters für die Sprachsynthese von besonderem Interesse, da hierbei h''orerzentriert st''arker oder weniger betonte Einheiten -je nach Syntheseansatz- ausgew''ahlt oder modelliert werden m''ussen. Die perzeptive Prominenz von Silben steht zwar in engem Zusammenhang mit akustisch-prosodischen Gr''oßen (Dauer, F0, Intensit''at), h''angt aber zus''atzlich von abstrakten linguistischen Kategorien wie u.a. der Wortart, der Hauptbetonung im Wort, der Stellung des Wortes in der Phrase sowie der Silbenstruktur ab. In vorherigen Untersuchungen wurden zur Vorhersage von Prominenzen CART-B''aume auf prosodischen Datenbanken des Deutschen und Englischen trainiert. Auf unabh''angigen Testdaten ergaben sich dabei hohe Korrelationen zwischen vorhergesagten und manuell bestimmten Prominenzwerten, welche mit denjenigen zwischen verschiedenen Labellern vergleichbar sind. Daher wird die beschriebene Methode nunmehr eingesetzt, um eine große Sprachdatenbank (ca. 3 Stunden gelesene deutsche Sprache) automatisch mit Prominenzwerten zu etikettieren, wobei akustische und linguistische Parameter ber''ucksichtigt werden. Die Ergebnisse einer solchen Etikettierung eignen sich sowohl als zus''atzliches Kriterium bei der Einheitenauswahl innerhalb der korpusbasierten Sprachsynthese, als auch als Datenmaterial für weitere phonetische und linguistische Grundlagenforschung.
Brick, H.
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Eine BEM-Toolbox zur Berechnung der Schallabstrahlung schwingender Strukturen vor Hindernissen und über absorbierendem Boden [DAGA 2003 (Aachen)]
H. Brick and M. Ochmann
[A]
Im Forschungsprojekt ''Virtuelle Optimierung von Schallschutzmaßnahmen'' wird auf der Grundlage der Boundary-Elemente-Methode ein Simulationstool entwickelt, um die Schallabstrahlung von komplex geformten, schwingenden Strukturen im dreidimensionalen Raum zu berechnen und die Schallausbreitung über akustischen Barrieren und Böden endlicher Impedanz zu simulieren. Während der Einfluss eines schallharten oder schallweichen Bodens durch eine einfache Modifikation der Greenschen Funktion umgesetzt werden kann, muss bei einem Boden endlicher Impedanz das Problem der unterschiedlichen Symmetrien der einfallenden sphärischen Welle und der ebenen Form des Bodens gelöst werden. Daher ist es nicht mehr möglich, eine geeignete Greensche Funktion auf elementarem Wege zu finden. Zur Lösung dieses Problems werden in der Literatur zahlreiche Näherungslösungen angegeben. Verschiedene dieser Ansätze werden untersucht und auf ihre Eignung für den Einsatz in der BEM-Toolbox hin geprüft. Für ausgewählte Beispiele schwingender Strukturen wird der Frequenzgang der Schallabstrahlung, die Richtcharakteristik des abgestrahlten Schallfeldes sowie der Einfluss einer akustischen Barriere und des absorbierenden Bodens auf die Schallausbreitung vorgestellt.
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Modelling of the Combustion Noise by means of the Equivalent Source Method (ESM) [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Piscoya, M. Ochmann, H. Brick and P. Költzsch
[A]
The present work shows the advances in the development of the Equivalent Sources Method (ESM) to predict the noise produced by aerothermic sources, particularly the noise from a free flame. This method, which has been applied with very good results to the description of noise from vibrating bodies, can be well coupled with a Computational Fluid Dynamics (CFD) technique to describe the noise from combustion processes. A CFD code is used for solving the complicated non-linear equations that govern the processes in the interior and near surroundings of the flame. However, such a CFD method is inappropriate for farfield noise determination. Instead, the ESM can easily be used to calculate the sound radiated into the far field from data of sound pressure or sound velocity on a control surface that contains the source. The original source is replaced with elementary sources (monopole, dipoles, etc.) that produce the same field at the control surface as the flame itself. The surface must contain the zone with turbulence or non-uniform flow in order to obtain reasonable results.
The sound power and radiation patterns from a free diffusion flame are presented. The nearfield turbulent flow was solved using a Large Eddy Simulation (LES) code. The acoustic quantities were calculated by using ten concentric cylinders with increasing radius as control surfaces in order to see how the results depend on the distance between the flame and enclosing surfaces. The agreement of the results with corresponding BEM calculations is very good.
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Hybride LES/Kirchhoff-Methode zur Berechnung des Verbrennungsgeräusches von freien Flammen [DAGA 2005 (München)]
H. Brick, R. Piscoya, M. Ochmann and P. Költzsch
[A]
Ziel der Untersuchungen ist es, eine Berechungskette für die Verbrennungsgeräusche freier Flammen von der Quellsimulation bis hin zur Schallfeldbestimmung im Fernfeld zu entwickeln. Dafür werden numerische Methoden der Strömungs- und Verbrennungssimulation mit der Kirchhoff-Methode gekoppelt. Die nichtlinearen Verbrennungsprozesse werden innerhalb einer räumlich begrenzten Verbrennungszone mit Hilfe von inkompressiblen Large-Eddy-Simulationen (LES) mit dem FLOWSI-Code modelliert, der an TU Darmstadt entwickelt wurde. Die Verbrennungszone wird über eine Kirchhoff-Fläche an das akustische Abstrahlgebiet gekoppelt. Außerhalb dieser Fläche soll das Medium genügend frei von Strömung sein und keine signifikanten Temperaturgradienten aufweisen, so dass die Schallabstrahlung mittels der akustischen Boundary-Element-Methode (BEM) bzw. der Ersatzstrahlermethode (ESM) ermittelt werden kann. Als Kopplungsvariable wurde die Schnelle gewählt. Die LES-Ausgangsdaten, die einem Zeitsignal entsprechen, werden fouriertransformiert an den BEM-Code bzw. ESM-Code übergeben.
In der Präsentation werden Details dieser hybriden Methode diskutiert wie z.B. die Position der Kirchhoff-Fläche, der Einfluss der Signallänge und der stromabwärts gerichteten Strömung, die durch die Kirchhoff-Fläche tritt. Der Vergleich der numerischen Ergebnissen mit Schallleistungsmessungen zeigt eine gute Übereinstimmung von Simulation und Messung im tieferen und mittleren Frequenzbereich. Im Bereich hoher Frequenzen wird die abgestrahlte Schallleistung mit der Simulation bisher noch überschätzt.
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Berechnung der Schallabstrahlung von Flammen mit Diskretisierungsmethoden [DAGA 2006 (Braunschweig)]
H. Brick, R. Piscoya, M. Ochmann and P. Költzsch
[A]
Innerhalb der DFG-Forschergruppe 'Verbrennungslärm' werden Methoden entwickelt, um die Schallabstrahlung von offenen und geschlossenen Flammen numerisch und experimentell zu bestimmen. Für die numerische Simulation der Schallabstrahlung wurde bisher die Kopplung von einer inkompressiblen Large Eddy Simulation (LES) mit der Boundary Element Method (BEM), der Ersatzstrahlermethode (ESM) sowie den Akustischen Störungsgleichungen (APE, AIA RWTH Aachen) für freibrennende Flammen untersucht. Im Vortrag werden diese Ansätze verglichen und die Ergebnisse bezüglich der abgestrahlten Schallleistung turbulenter Jet-Flammen mit LES/BEM-, LES/ESM- sowie einer LES/APE/ESM-Kopplung präsentiert. Dabei werden die Simulationsergebnisse den gemessenen Schallleistungsspektren gegenübergestellt. Bisher wurden zwei Flammenkonfigurationen mit den vorgestellten Methoden untersucht. Für eine Konfiguration wird eine gute Übereinstimmung von Berechnung und Messung erreicht, bei der zweiten Konfiguration treten starke Abweichungen auf. Die Ursachen für die Abweichungen und mögliche Lösungsstrategien werden diskutiert. Abschließend werden erste Ansätze zur Berechnung der Schallabstrahlung von eingehausten Flammen mit den o. g. gekoppelten Methoden vorgestellt.
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Sound radiation and sound insulation of double plates with spatially varying interlayer stiffness [DAGA 2007 (Stuttgart)]
H. Brick, K. Larsson, L. Cabron and W. Kropp
[A]
The influence of a discontinuous coupling on the vibration properties of coupled plates and on their sound radiation is investigated. Discontinuous coupling means here the coupling of two plates by an elastic interlayer, the stiffness of which varies at regular intervals between two values.
A known theoretical model for continuously coupled plates is generalised to discontinuous coupling. Wave propagation is considered only in one dimension, i. e. on discontinuously coupled plate strips. On the basis of this theoretical model the vibration behaviour and the radiation efficiency of different structures is examined. Coupled pairs of plate strips with equal or unequal bending stiffnesses are considered. It is found that with unequal plate strips the vibration is mainly determined by the eigenfrequencies of the stiffer plate strip as in the case of continuous coupling. However, the discontinuous transmission of the vibration of the stiffer plate strip to the soft plate strip influences the vibration form of the softer plate strip. It supports the appearance of a mode shape of the softer plate strip, whose wavelength corresponds to the periodicity of the stiffness pattern of the coupling. This significant change of the vibration pattern of the softer plate strip can lead to a decrease of the radiation efficiency of the coupled structure. The findings are confirmed by measurements of the radiation efficiency of panels with such a design. It is also found that the measured sound insulation is determined by the fundamental resonance frequency resulting from the softer parts of the interlayer.
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Entwicklung einer Halbraum-BEM zur Simulation der Schallausbreitung über einer Impedanzebene [DAGA 2008 (Dresden)]
H. Brick and M. Ochmann
[A]
Die Boundary-Element-Method (BEM) ist ein sehr leistungsfähiges Verfahren zur
Simulation von Schallabstrahlung und Schallstreuung. In ihrer klassischen Form wurde sie für den unbegrenzten Raum entwickelt, sie ist jedoch ebenfalls problemlos für Lösungen im Halbraum erweiterbar, solange der Halbraum durch eine perfekt schallharte bzw. schallweiche Ebene begrenzt wird. Die Greensche Funktion, das Herzstück der BEM, kann in diesem Fall mit Hilfe eines einfachen Spiegelquellenansatz hergeleitet werden. Mit diesem Ansatz kann jedoch eine allgemeine Impedanz-Randbedingung auf der Ebene nicht erfüllt werden. Eine Einbindung der Ebene in das Modell über eine Diskretisierung führt indessen zu einer enormen Erhöhung der Größe des Gleichungssystems und damit des Speicherbedarfs der Berechnungen.
Im Vortrag wird eine geeignete Greensche Funktion zur Beschreibung der Schallausbreitung über einer Impedanzebene vorgestellt, die auf der Superposition von Quellen mit komplexen Quellpunkten beruht. Es wird die numerische Auswertung und Einbindung dieser Greenschen Funktion in eine direkte BEM präsentiert. Dabei werden verschiedene Testkonfigurationen zur Verifizierung der entwickelten ''Complex-Source-Point-BEM'' (CBEM) vorgestellt und der Rechenaufwand mit dem einer klassischen BEM mit Diskretisierung der Impedanzebene verglichen.
Bricteux, L.
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Speeding-up acoustic predictions [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Tournour, J.-P. Rossion, L. Bricteux and C.F. McCulloch
[A]
Finite element and especially boundary element methods for acoustic
and vibro-acoustic predictions bring many benefits, in particular
accuracy of the predictions, but they have traditionally suffered
the penalty of long calculation times and large computing resource
requirements, to achieve these results.
This paper presents several recent developments which speed up the
solution of finite element and boundary element acoustic models,
with particular emphasis on BE models for acoustic radiation. The
methods are based on Acoustic Transfer Vectors, Padé methods, domain
decomposition and iterative solvers. These technologies make
accurate acoustic predictions timely and effective: calculations can
be accelerated by one or even two orders of magnitude. They tackle a
wide range of applications ranging from engine acoustics to interior
acoustics and enable the users to design practical solutions and
effectively reduce time-to-market and development costs. The paper
explains the methodologies and their implementation in practical
software, and presents the results of several case studies and benchmarks.
Briers, R.
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The extended model to simulate the Quetzal echo at the Mayan pyramid of Kukulkan at Chichen Itza in Mexico [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
N. Declercq, J. Degrieck, R. Briers and O. Leroy
[A]
It is well known that a handclap in front of the staircase of the pyramid produces an echo that sounds similar to the chirp of the Quetzal bird. This phenomenon occurs due to diffraction. There exist some publications concerning this phenomenon and even some first attempts are reported to simulate it. Recently, it has been shown [Declercq et al, J. Acoust. Soc. Am. 113(4), 2189, 2003] that it is possible to reproduce the echo by means of a simulation which is based on the theory of the diffraction of plane waves and which takes into account continuity conditions. The latter theory is the building block for a theory that tackles the diffraction of a spherical sound pulse. By means of these principles it is possible to simulate the echo following a handclap in front of the staircase. This paper shows results obtained by means of an extension of this model where also reflections on the ground in front of the staircase are taken into account. These results correspond better to reality than the previous results.
Brink, Maarten
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Lärmstudie 2000: Die Belästigungssituation um den Flughafen Zürich-Kloten [DAGA 2003 (Aachen)]
K. Wirth, M. Brink and C. Schierz
[A]
Im Rahmen der ETH-Lärmstudie 2000 wurde im August 2001 im Gebiet des Flughafens Zürich-Kloten eine Befragung zur Belästigungssituation durchgeführt. Über 1800 Personen nahmen daran teil. Das Untersuchungsgebiet erstreckt sich über einen Umkreis von 20 km um den Flughafen und beinhaltet Regionen mit Zivilfluglärm, mit Militärfluglärm, mit Militär- und Zivilfluglärm und Kontrollgebiete ohne jeglichen Fluglärm. Dabei gilt es zu beachten, dass im Umfeld des Flughafens Zürich-Kloten seit ein paar Jahren mehrere Gegebenheiten die Gemüter erhitzen, beispielsweise eine Pistensperrung und das dadurch bedingte veränderte Abflugregime im Juni und Juli 2000, das Luftverkehrsabkommen mit Deutschland und die ständig wachsende Anzahl Flugbewegungen. Diese Diskussionen betreffen den Zivilflugverkehr, nicht aber den Militärflugbetrieb des nahen Militärflugplatzes Dübendorf. Die EMPA (Eidgenössische Materialprüfungsanstalt) berechnete für jede befragte Person verschiedene Fluglärmwerte, darunter der 16h-Leq, der 1h-Leq für die drei Nachtstunden und der 12h-Leq für das Gebiet um den Militärflughafen Dübendorf. In diesem Vortrag werden folgende Resultate der Studie vorgestellt: 1) Die Dosis-Wirkungsbeziehung zwischen Fluglärm und Belästigung wird für Militär- und für Zivilfluglärm getrennt dargestellt und zeigt, dass die beiden Fluglärmarten unterschiedliche Reaktionen hervorriefen. 2) Der Einfluss von verschiedenen Moderatorvariablen auf die Lärmbelästigung wurde untersucht, so die klassischen Moderatoren wie z.B. Einstellung zum Flugverkehr und Vertrauen in Behörden und Organisationen, aber auch andere Variablen wie Flugbetrieb als Arbeitgeber, Mehrbelastung während des veränderten Flugregimes im Sommer 2000 und die ökologische Einstellung. Von allen untersuchten Variablen ist die ökologische Einstellung die wichtigste intervenierende Variable. 3) Die Resultate werden mit den beiden früheren Schweizer Fluglärmstudien, der Lärmstudie 90 und der Soziopsychologischen Fluglärmstudie von 1974, verglichen. Es kann gezeigt werden, dass die Belästigung im tiefen Belastungsbereich im Vergleich zu den 70er und den 90er Jahren erheblich angestiegen ist.
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Are different noise sources judged independently from each other? [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Wirth, M. Brink and C. Schierz
[A]
Within the Swiss Noise Study 2000, an aircraft noise annoyance survey has been carried out. In August 2001, 1826 persons in the surroundings of the airport Zurich filled out a noise annoyance questionnaire. Several aircraft noise measures were calculated for each subject. Even if the main topic of this study was aircraft noise annoyance, the annoyance of other noise sources (aircraft, road traffic, railway, work) was surveyed, too.
Analyses show that the annoyance judgment of different noise sources are not independent from each other, even if it was controlled for noise sensitivity. The results of the corresponding path analyses and regression models will be presented. On the basis of the existing literature about combined noise sources, different interpretations of these findings will be discussed.
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Sleep Quality and Nightly Aircraft Noise: Methods and Preliminary Results of a Long-term Experimental Field Study [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Brink, K. Wirth and C. Schierz
[A]
The study focuses on the sleep quality impact of aircraft noise at sleep onset in the evening and before wakeup in the morning. Experiments take place in the subjects homes and run for 30 nights each. This experimental period is longer than in most other comparable studies and allows for the assessment of long term and habituation effects. 64 subjects are contributing to a total of 1920 nights. The study is based on a three-factor design with repeated measures: Timely distribution of noise (evening vs. morning), maximum sound level (Lmax(slow) of 50 vs. 60 dB(A)) and number of noise events per night (8 vs. 16). Either at the beginning or towards the end of the night, within a 90-minute period, prerecorded aircraft noise events are played back from a loudspeaker in the bedroom. Street traffic noise (matching the sound energy of 8 x 60 dB(A) aircraft noise events) has been added to the design and is played back at two evenings and mornings. The nightly sequence of factor combinations is balanced over all subjects and each subject is administered the same total amount of noise. Physiological as well as self-reported psychological reaction patterns are measured as dependent variables. A non-intrusive recording system for sleep physiology (actimetry, cardiac and respiratory parameters) has been developed. The measuring principle is based on the vibrations caused by the cardiac and respiratory system that propagate through the body and are coupled to the mattress and the bed. These are detected by pressure sensitive sensors installed below the bed-posts.
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Aircraft Noise Annoyance at Different Times of Day [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Wirth, M. Brink and C. Schierz
[A]
Several studies have shown that aircraft noise reactions are related to the time of day: At same noise levels, night-time annoyance is above day-time annoyance (e.g. Kastka, 2000; Höger et al., 2002). Furthermore, there exists an annoyance-profile during the day, with different annoyance-peaks, being partly independent from the noise level (e.g. Felscher-Suhr et al., 1996). The Swiss Noise Study 2000, carried out around the airport Zurich in 2001, confirmed these findings (Wirth et al., 2002, 2003).
On this background, our question is: Which factors influence the variation of the annoyance judgment during the day? On the basis of the data of the Swiss Noise Study 2000, answers to this question are sought. In this survey subjects were asked about the reasonability of aircraft noise at different periods of time. It can be shown that the Leq of the corresponding day period plays not an important role for the reasonability judgment. Especially in the early morning, subjects seem not to refer to the noise level at this period when rating the reasonability of aircraft noise. The influence of moderator variables is much more important. Possible interpretations will be discussed.
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Einfluss von Fluglärm in den Nachtrandstunden auf die Schlafqualität und Befindlichkeit von Flughafenanwohnern [DAGA 2005 (München)]
M. Brink, R. Rometsch, K. Wirth and C. Schierz
[A]
Im Fokus dieser im Rahmen der ''Lärmstudie 2000'' durchgeführten experimentellen Untersuchung über Auswirkungen von nächtlichem Fluglärm auf den Menschen, steht die Zeit zu Beginn und am Ende des Nachtschlafs. In der Literatur finden sich gehäuft Hinweise, dass das Belästigungs- und Störungspotential von Fluglärm in den sog. Nachtrandstunden am grössten ist. Um dies systematisch zu überprüfen wurde ein grossangelegtes Feldexperiment in der Umgebung des Flughafens Zürich mit über 1500 Versuchsnächten durchgeführt. Bei 60 Versuchspersonen wurden während je 30 aufeinanderfolgenden Nächten während der Einschlaf- und Aufwachphase im Schlafzimmer Fluggeräusche simuliert. Nebst der Nacht-Zeit (abends vs. morgens) wurde die Anzahl der eingespielten Überflüge und der Maximalschallpegel der einzelnen Fluglärmereignisse variiert. Die Auswertungen der Schlaftagebücher deuten darauf hin, dass die subjektiv eingeschätzte Schlafqualität und Befindlichkeit in Nächten mit Fluglärm verschlechtert war. Gegenüber Ruhenächten ergab sich in Lärmnächten ein grösserer Anteil von belästigten Personen. Entgegen weit verbreiteter Ansicht wurde Fluglärm gegenüber Strassenlärm bei gleichem Durchschnittspegel nicht als lästiger empfunden. Die vorliegenden Daten weisen insbesondere auch darauf hin, dass in den Morgenstunden sensibler auf den Fluglärm reagiert wird als abends. Ferner bestehen Hinweise, dass der Maximalpegel von Lärmereignissen gegenüber der Häufigkeit die wichtigere Determinante selbstberichteter Schlafverschlechterungen war. Ein neu entwickeltes berührungsfreies Verfahren für die Aufzeichnung von Bewegungen, Herz- und Atemparametern im Schlaf kam für die Messungen der physiologischen Zielvariablen zum Einsatz. Die Auswertungen zur Physiologie werden jedoch erst im Sommer 2005 abgeschlossen sein. Erste Resultate werden an der DAGA 2005 berichtet werden.
Brink, Mark
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Seismokardiographie: Eine neue, non-invasive Methode zur objektiven Bestimmung der Schlafqualität bei Feldstudien über Fluglärmwirkungen [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Brink, K. Wirth and C. Schierz
[A]
In der Forschung zum Einfluss von Nachtfluglärm auf die Schlafqualität bieten sich dem Forschenden zwei unterschiedliche Herangehensweisen: Labor- oder Feldstudien. Objektive Messungen von Schlafverlauf und Schlaftiefe mittels klassischer polysomnographischer Methoden (EEG, EOG, EMG) lassen sich in grossflächigen Feldstudien jedoch kaum mit vernünftigem Aufwand durchführen. Man weicht deshalb gerne ins Schlaflabor aus, welches zwar einwandfreie Messungen ermöglicht, jedoch nebst anderen Nachteilen nicht dem natürlichen Umfeld der Versuchspersonen an ihrem Wohnort entspricht. Wir entwickelten deshalb ein seismokardiographisches Aufzeichnungsverfahren (''Dormograph''), um die Schlafparameter Herzrate, Atmung und Bewegungsaktivität zuverlässig im Feld messen zu können. Das System arbeitet berührungsfrei (keine Elektroden) und kann über mehrere Versuchsnächte ohne Wartung bei Versuchspersonen zuhause eingesetzt werden. Die dabei vorgenommene Messung basiert auf dem Prinzip der indirekten Aktimetrie. Die Bewegungen der schlafenden Person werden durch den Bettinhalt und das Bettgestell an vier Drucksensoren unter den einzelnen Bettpfosten weitergegeben und eine elektronische Schaltung rechnet diese Signale in X/Y-Koordinaten der aktuellen Bett-Schwerpunktlage um. Diese unverstärkten Rohsignale liefern Bewegungsdaten, die Aufschluss über Wach- und Schlafzeiten geben. Bei ausreichend hoher Abtastrate und passender Verstärkung lassen sich anhand der durch Herztätigkeit und Atmung verursachten impulsartigen Schwerpunktsverschiebungen des Körpers auch Herz- und Atemfrequenz aus dem Signal extrahieren. Aus den für einzelne Schlafstadien (z.B. den REM-Schlaf) charakteristischen Herzratenverläufen (Median, Variabilität) und den aktimetrischen Daten lassen sich Wach- und Schlafzeiten sowie die einzelnen Schlafstadien approximativ schätzen. Eine Validierung im Schlaflabor bestätigte die gute Reliabilität der Messmethode. In der grossangelegten Feldstudie ''Lärm 2000'' wird die aktuellste Version des Systems bei Versuchspersonen in ihrem heimischen Umfeld zum Einsatz kommen.
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Lärmstudie 2000 - Projektdesign und erste Resultate [DAGA 2002 (Bochum)]
K. Wirth, M. Brink and C. Schierz
[A]
In der Schweiz wurden zum Thema Lärmbelästigung bisher zwei bedeutende Untersuchungen durchgeführt, die sozio-psychologische Fluglärmuntersuchung im Gebiet der drei Ländesflughäfen Zürich, Genf und Basel (Grandjean et al., 1974) und die Lärmstudie 90 (Oliva et al., 1993) im Umkreis der Flughäfen von Zürich und Genf. Diese beiden Studien brachten wichtige Resultate zur Lärmbelästigungssituation in der Schweiz zutage; so konnte beispielsweise gezeigt werden, dass sich die Belästigung zwischen 1970 und 1990 nicht wesentlich verändert hat, und dass es zwischen den Belästigungsreaktionen der Deutsch- und der Westschweizer keine Unterschiede gibt. Die Lärmbelästigung in den Nachtrandstunden und deren Auswirkungen auf den Schlaf sind in der Schweiz bisher jedoch noch nicht direkt untersucht worden. Wir führen deshalb zur Zeit die sogenannte ''Lärmstudie 2000'' durch. Auf mehreren Ebenen wird die Fluglärmbelästigung der Anwohner des Flughafens Zürich-Kloten untersucht: Zum einen wird in einer Feldstudie der Einfluss der Tagesbelastung und des Fluglärms in den Nachtrandstunden auf die subjektive und objektive Schlafqualität untersucht. Letzteres erfolgt mit dem von uns entwickelten ''Dormographen'', der Herzschlag, Atmung und Bewegungen im Bett bei den Probanden zuhause misst. Zum andern wurde im August 2001 in einer repräsentativen Befragung an über 1800 Personen die Fluglärmbelästigung erfasst, unter Berücksichtigung verschiedener Moderatorvariablen. Diese Befragung kann zu späteren Zeitpunkten wiederholt werden, um die Entwicklung der Belästigungsreaktionen in Abhängigkeit der sich ständig ändernden politischen und betrieblichen Situation am und um den Flughafen Zürich erfassen zu können. Erste Resultate der Befragung und das weitere Versuchsdesign werden vorgetragen und zur Diskussion gestellt.
Brinkmann, H.
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Die Quelle des Geschossknalls [DAGA 2002 (Bochum)]
H. Brinkmann
[A]
Bewegt sich ein Objekt mit Überschallgeschwindigkeit, so erzeugt es einen Überschallknall. Bei einem Geschoß, das sich mit Überschall bewegt, spricht man von einem Geschossknall. Frühere Untersuchungen über die Entstehung und Ausbreitung sind sowohl hinsichtlich optischer Darstellung (Schlierenaufnahmen), als auch akustischer Darstellung (Knallmessung) gemacht worden. Da diese allerdings niemals am gleichen Ort und zu gleicher Zeit durch-geführt worden sind, gab es bei internationalen Diskussionen wiederholt unterschiedliche Auslegungen vor allem hinsichtlich der Länge bzw. der Dauer des Geschossknalls. Dies war Anlass für eine Studie, die bei der Wehrtechnischen Dienststelle für Waffen und Munition in Meppen durchgeführt wurde. Ergebnisse dieser Untersuchungen mit verschiede-nen Geschossen und unterschiedlichen Überschallgeschwindigkeiten werden in Form von Schlierenaufnahmen der Bug- und Heckwelle sowie gleichzeitigen Geschossknallmessungen vorgestellt. Hierdurch kann eine direkte Korrelationen und eine eindeutige Zuordnung der Geschoßlänge zur Dauer der N-Welle des Geschosses hergestellt werden.
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Distress caused by high energy impulse noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Siegmann, H. Brinkmann, T. Burchardt, T. Muth, K. Siegmund, A. Linnemeier and E. Borsch-Galetke
[A]
Noise as a potential cause for dysfunction in the cardiovascular system, in particular for heart attack, is still controversial. The objective of this study is to evaluate the association between high energy impulse and certain specific parameters.
25 men's reaction to impulse noise between 137 dB (duration 19.3 msec) and 168 dB (duration 5.4 msec) were analyzed in four different series of experiments. The following parameters were determined: fingerpulse, adrenalin, noradrenalin, and magnesium in the plasma as well as influencing factors from the psychological standpoint (annoyance, reasonability, damage to health).
A significant decrease of the fingerpulse-amplitude is shown after 4 seconds with a maximum after 6-8 seconds of noise related stress. The strongest decrease is measured at 145 dB (duration 16.6 msec). Concentration of adrenalin declines at any impulse level. The level of noradrenalin increases up to 9.2 0x1.632f00000007ep+33t 145 dB in comparison to the initial value (p=0.016). Before and after stress application the magnesium level increases (statistically significant at 168 dB (p= 0.026), statistical trend at 145 dB (p=0.068)).
The strongest annoyance is measured at 168 dB and drops with cumulative distance (p0,001). A significant correlation is shown between estimation of health damage and impulse level (differences for the answers of both questions are highly significant (Chi2-test, two-sided, p0.001). High energy exposure induces changes of biochemical stress indicators depending on the impulse level. Concentration of noradrenalin shows an association to the fingerpulse amplitude. Changes of adrenalin concentration assume an interaction between physical impulses and psychomental stress disorder.
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Untersuchungen zur Akustik der Panzerhaubitze 2000 [DAGA 2005 (München)]
S. Siegmann, H. Brinkmann, K. Siegmund and E. Borsch-Galetke
[A]
Ziel: In diesem Beitrag wird die Akustik der großkalibrigen Panzerhaubitze 2000 mit tief-frequentem Impulslärm beschrieben. Das besondere Interesse für die physikalische Knall-belastung gilt neben der von der Entfernung zur Schallquelle abhängigen Pegelhöhe und der Wirkdauer der Frequenzzusammensetzung der einzelnen Knalle.
Methode: Die Auswertung der Impulssignale erfolgte in allen Fällen mit ''Messsystemen zur Messung und Auswertung von Waffenlärm''. Hierbei handelt es sich jeweils um eine Workstation, für die das Deutsch-Französische Forschungsinstitut (ISL) eine spezielle Anwender-Software unter der Bezeichnung ''INAS'' entwickeltet hatte. Die Messungen erfolgten sowohl innerhalb des Kampfraumes als auch außerhalb.
Ergebnisse: Insgesamt wird festgehalten, dass sowohl am Messpunkt ''Außen'' als auch im Kampfraum die Hauptenergie im Tieffrequenzgebiet unter 125 Hz abgegeben wurde. Verglichen wurden auch die Freifeldsignale und die Kunstkopfsignale. Bei dieser Gelegenheit wurde erstmalig festgestellt, dass das mit einem Kunstkopf aufgezeichnete Signal keinen höheren Spitzendruckpegel aufweisen muss, als das mit einem Freifeldmikrofon aufgezeichnete Signal. In den Spektren der beiden Signale lassen sich im tieffrequenten Bereich (bis etwa 1.000Hz) auch kaum Unterschiede feststellen. Im Bereich von ca. 1.500Hz bis 10.000Hz allerdings sind bei der Messung mit dem Kunstkopf die Frequenzanteile stärker ausgeprägt. Auch die Übertragungsfunktion (Insertion Loss), zeigt entsprechende Ergebnisse (Überhöhung etwa 16dB bei 3.150Hz). Sowohl beim Freifeld-Signal als auch beim Kunstkopfsignal wird der Druck-Zeit-Verlauf und damit auch der Spitzendruckpegel und die Wirkzeit vornehmlich durch die tieffrequenten Knallanteile im Kampfraum der Panzerhaubitze bestimmt.
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Untersuchung der Dämmwirkung von Gehörschutzkombinationen [DAGA 2005 (München)]
H. Brinkmann, S. Siegmann and E. Borsch-Galetke
[A]
Die Bewertung zulässiger Knallereignisse erfolgt im Bereich der Bundeswehr nach dem ''Grenzpegeldiagramm zur Hörschädenvermeidung''. Bei Verwendung eines einzelnen Gehörschutzes oder auch einer Kombination aus unterschiedlichen Gehörschutzgeräten darf die zulässige Belastung dann bis an die um die Dämmwirkung des Gehörschutzes (-kombination) angehobene Grenzlinie heranreichen.
Während für die Beurteilung bislang die mit Versuchspersonen an der Hörschwelle ermittelten Dämmwerte zugrunde gelegt wurden, ist im Rahmen einer Studie der Universität Düsseldorf über ''Extraaurale Wirkung von tieffrequentem Schall'' auch die Dämmwirkung von Gehörschutzkombinationen untersucht worden. Die Untersuchung erfolgte mit Knallen einer Panzerhaubitze (Spitzendruckpegel zwischen 150 dB und 172 dB) mit einem Kunstkopf, der mit verschieden Gehörschutzkombinationen ausgestattet war. Über die dabei gewonnenen Erkenntnisse soll hier berichtet werden.
Brinkmann, K.
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Die Behandlung der Messunsicherheit in der internationalen akustischen Normung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
K. Brinkmann and T. Fedtke
[A]
Die 1999 erschienene internationale Norm ISO/IEC 17025 zur Kompetenz von Laboratorien fordert von allen Prüf- und Kalibrierlaboratorien, dass sie in der Lage sind, die Unsicherheit ihrer Messergebnisse abzuschätzen. Laboratorien, die international genormte akustische Messverfahren anwenden, erwarten aber mit Recht, dass diese Normen geeignete Informationen und Anleitungen zur Ermittlung der Messunsicherheit enthalten.
Diese Situation war 2003 der Anlass für das Technische Komitee ISO/TC 43 ''Acoustics'' und seines Unterkomitees 1 ''Noise'', eine Strategie zu beschließen, wie diesen Anwender-Erwartungen zukünftig in allen neuen oder revidierten Normen über akustische Messverfahren zu entsprechen sei. Grundsätzlich soll danach der ISO ''Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement'' (GUM) die Grundlage für alle zukünftigen Messunsicherheitsbetrachtungen in der Akustik sein. Nur in Fällen, in denen heute noch ausreichende Kenntnisse zur Anwendung des GUM fehlen, sind Übergangslösungen erlaubt, um laufende Normungsvorhaben nicht über Gebühr zu verzögern.
Inzwischen liegen umfangreiche Erfahrungen über die Umsetzung dieser Strategie in der Praxis vor, über die hier berichtet werden soll. Es zeigte sich, dass selbst bei scheinbar längst etablierten Messverfahren noch viel Forschungsarbeit zu leisten sein wird, um verlässliche Aussagen zur Messunsicherheit machen zu können.
Britz, T.
-
Generalized Cauchy Relation for elasticity of amorphous material [DAGA 2002 (Bochum)]
A. Le Coutre, J. Baller, T. Britz and J. Krüger
[A]
The transition from a simple liquid into the amorphous solid state is accompanied by the appearance of a shear modulus in addition to the longitudinal modulus. Based on Brillouin spectroscopy we will show that this apparent increase of the number of independent elastic coefficients remains virtual because a linear relationship between the elastic moduli exists, which in turn reduces the number of independent elastic constants to the number of one again. This linear relationship is a generalization of the well known Cauchy relation which usually only fits under special restrictions. The scope of validity of this linear relation will be discussed empirically on the base of Brillouin spectroscopy results of quite different materials
Brix, S.
-
Zur Kombination von Wellenfeldsynthese mit monoskopischer und stereoskopischer Bildwiedergabe [DAGA 2005 (München)]
F. Melchior, S. Brix and D. de Vries
[A]
Das an der TU Delft entwickelte Prinzip der Wellenfeldsynthese
ermöglicht die natürliche und räumliche Reproduktion von Schallfeldern
für einen großen Wiedergabebereich. Das generierte Schallfeld erlaubt
es, für eine große Zahl von Zuhörern einen ihrer Position entsprechend
korrekten Klangeindruck zu erzielen. Diese Eigenschaft bietet völlig
neue Möglichkeiten bei der Entwicklung von zukünftigen audiovisuellen
Systemen. Vorraussetzung ist jedoch eine genaue Kenntnis des
Zusammenwirkens von räumlicher Tonwiedergabe mittels Wellenfeldsynthese
und monoskopischer bzw. stereoskopische Bildwiedergabe.
Dieser Beitrag liefert eine Zusammenfassung bisheriger Untersuchungen
zur Wahrnehmung bei der Kombination von Wellenfeldsynthese mit
Bildwiedergabe für unterschiedliche Applikationen. Weiterhin
werden erste Ergebnisse zur Kombination von Wellenfeldsynthese mit
stereoskopischer Bildwiedergabe vorgestellt.
Brizzi, P.
-
Noise radiation optimization of a Landi Renzo Gas injector based on dynamic and acoustic simulation and experimental investigations
U. Zölzer, P. Brizzi and P. Di Carlo
[A]
In this paper, it is explained how experimental investigations and CAE simulations are used to get better insight in the Noise sources and transfer paths of an Gas injector.
Experiments were performed in operational condition to measure piston displacement, internal forces and operational vibrations. Also FRF measurements were performed in order to identify the component resonance frequencies. These measurements were necessary to have the correct input forces to the CAE model and were used to correlate and validate the CAE model.
The CAE model consists of a multi-body model which takes the flexibility of all components into account and which is able to predict internal forces and component movement and vibration. The surface vibration of the injector housing serves as input to an acoustic calculation which predicts sound pressure levels around the injector.
This combined Multi-body/Acoustic model was correlated with the experiments and used then to get insight in the Source and Transfer mechanism of the noise radiated by the injector, and to optimize the design so that acoustic improvement has been obtained.
The design improvements developed based on CAE have also been experimentally validated to prove their effectiveness.
Brocard, J.
-
Perception of sound emitted by vacuum Cleaners [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Brocard and E. Parizet
[A]
The noise emitted by an object is a source of objective and subjective information. For instance, it is a way to know whether the system can correctly work or not (objective information) and to estimate its quality (subjective information).
In the particular case of the vacuum cleaner, it is important to keep the subjective information related to the impression of power, and to minimize the annoyance linked to different criteria (sound pressure level, sharpness...)
The purpose of these perceptive tests is to determine how listeners assess the impression of both the efficiency and annoyance of sounds in vacuum cleaners.
A preliminary session of listening tests has shown that each of the 8 models of vacuum cleaners has its own tone. The position of the dummy head does not seem to influence the tone very much during the recording. Consequently, the recording position does not generate any confusion between different models, one position is freely chosen for all recordings.
The task of each of the 61 subjects (aged 25 to 65) is to supply an estimation of both the annoyance and efficiency impression during the session of perceptive tests that follows. It is to be done on an absolute scale. The whole group can be divided into two sub-groups having their own estimation strategies on the impression of efficiency.
Brockt, G.
-
Schallschutz bei Orchestermusikern - 87 dB(A) Expositionspegel als Grenzwert [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Brockt
[A]
The EU-Directive 2003/10/EC on the requirements of health and security of workers to the risks arising from physical agents (noise) demands the adherence of a limit value for the weekly noise exposure level of 87 dB(A) for all employees, taking into account the attenuation of hearing protectors. Professional musicians and employees in entertainment industry are explicitly stated within the Directive.
In the case of musicians, there appear substantial difficulties on the conversion of this Directive. A noise reduction at the source is hardly possible, while carrying hearing protection can affect the making of music or even prevent it at all. However, the average sound pressure levels in orchestras are in the range of 80-100 dB(A).
Options of noise control for musicians are means of employment organization, room acoustical improvements and the reasonable application of hearing protection. But obviously no simple general solution exists, which limits the sound exposure without affecting the artistic liberty.
This contribution gives a survey on the requirements of the EU-Directive, typical sound exposures and potential noise control measures for orchestras.
Brodbeck, M.
-
Modellmessungen mit Ultraschall [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Brodbeck and S.-R. Mehra
[A]
Bis vor wenigen Jahren waren akustische Modellmessungen die einzige Möglichkeit, reale akustische Situationen zu simulieren. Nachdem die Computer immer leistungsfähiger wurden und die Anwendungssoftware die Simulationsaufgaben übernahm, geriet die Modellmesstechnik fast in Vergessenheit. Da die physikalischen Vorgänge realitätsgetreu nachgebildet werden können, stellen die Modellmessungen nach wie vor eine gute Alternative zu den sehr komplexen Computerberechnungen dar. Damit der Aufwand für die Modellierung und der Platzbedarf für die Messdurchführung nicht zu groß werden, muss der Modellmaßstab sehr klein gewählt werden. Da die Wellenlängen des anregenden Schalls entsprechend der Geometrie des Messgebiets maßstabsgerecht verkleinert werden muss, müssen die zu untersuchenden Frequenzen im Ultraschallbereich liegen. Im Rahmen des Vortrags werden Ergebnisse von Modellmessungen vorgestellt, die im Maßstab 1:100 durchgeführt wurden. Es wird auch gezeigt, wie und zu welchem Zweck solche Modellmessungen zukünftig eingesetzt werden können.
Bröker, T.
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eLearning-Bauphysik – onlinebasierte berufsbegleitende Weiterbildung [DAGA 2008 (Dresden)]
J. Arnold, K. Gorges, T. Bröker and O. Kornadt
[A]
Das von der Bund-Länder-Kommission für Bildungsplanung und Forschungsförderung geförderte Projekt ''eLBau - elearning-Bauphysik'' hat sich den Anforderungen gestellt, neben der grundständigen Ausbildung auch die wissenschaftliche Weiterbildung an Universitäten stärker zu etablieren. Dank der weiten Verbreitung von Computern und Internetanschlüssen und der rasanten Entwicklung digitaler Lernumgebungen ist es möglich, diese neuen Technologien in didaktisch sinnvollen Szenarien zielgerichtet einzusetzen. Im Verlauf von 30 Monaten Forschungs- und Entwicklungsarbeit wurde ein Weiterbildungsangebot konzipiert, dass Architekten und Ingenieuren die Möglichkeit bietet, sich berufsbegleitend notwendige Kenntnisse auf dem Gebiet der Bauphysik in breitem Umfang anzueignen. Seit Oktober 2007 wird die berufsbegleitende Online-Weiterbildung über die Bauhaus Weiterbildungsakademie Weimar e.V. angeboten.
Der modulare Aufbau gestattet eine zielgerichtete Weiterbildung spezieller Themen bis hin zu einem umfassenden Masterabschluss auf dem Gebiet der Bauphysik. Der hohe Online-Anteil ermöglicht weitestgehend orts- und zeitunabhängiges Lernen. Vor Ort durchgeführte Praktika ergänzen die theoretischen Fachkurse durch Vermittlung praktischer Fähigkeiten. Speziell die Akustik ist hervorragend für multimedial aufbereitete Online-Kurse geeignet. Das strahlen- sowie wellenmechanischen Verhalten während der Schallausbreitung kann aufgrund der Allegorien zur Optik ideal über Illustrationen und Animationen dargestellt werden. Dank modernster Technologien lässt sich das akustische Verhalten von Bauteilen mittels Auralisierung und Echtzeit-Analyse nachvollziehen. Lehrfilme zu speziellen Messabläufen runden das Online-Angebot ab.
Broglin, T.
-
Seismo-acoustic detection of land mines [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Naz and T. Broglin
[A]
The detection of shallow-buried land mines can be performed by measuring the vibrations of the soil. At ISL, we have used an airborne acoustical signal of high level to produce soil vibrations. These vibrations have been measured with the help of a laser vibrometer. Because the mine container presents mechanical characteristics which differ from those of the surrounding soil, it modifies locally the vibration pattern of the soil surface. The first results indicate that shallow-buried land mines can be detected by this non-invasive method.
Bronkhorst, A.
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Neue Methoden für die individuelle Bestimmung der Schalldosis – Das DOSE Projekt [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
W. Krebber, A. Bronkhorst, P. Giua and T. Fedtke
[A]
Die individuelle Lärmbelastung im Alltag kann am besten mit einem Personenschallexposimeter (''Schalldosimeter'') bestimmt werden. Die zur Zeit gebräuchlichen Geräte messen den Schalldruck in der Regel auf der Schulter. Sowohl für die Schädigung des Gehörs als auch für die subjektiv empfundene Lästigkeit von Geräuschszenarien ist jedoch der Schalldruck im Gehörgang entscheidend. Im europäischen Verbundforschungsprojekt D.O.S.E. wird zur Zeit ein portables Schalldosimeter entwickelt, das basierend auf der binauralen Messung im Ohr eine Reihe von Effekten individuell berücksichtigt: (a) Einfluß des Körpers auf das Schallfeld im Ohr, (b) Richtungsabhängigkeit der Schallereignisse (insbesondere bei Impulsgeräuschen kann die Messung auf der Schulter zu erheblich abweichenden Ergebnissen führen), (c) Abschirmung des Ohren durch Kopfhörer oder Gehörschützer, (d) Signifikante Erhöhung der Schalldosis durch Kopfhörerwiedergabe, (e) Reduktion des für die Lästigkeit irrelevanten Beitrags durch die eigene Stimme. In Ergänzung zu den in der IEC 1252 spezifizierten Meßgrößen werden weitere (programmierbare) Parameter verfügbar sein, insbesondere für die Bewertung von Impulsgeräuschen. Das Projekt wird gefördert im EU Programm Standards, Measurement and Testing (SMT).
Broszat, D.
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Untersuchung neuartiger Triebwerksliner-Konfigurationen mittels der BEM-Methode [DAGA 2007 (Stuttgart)]
D. Broszat, R. Maier and R. Pongratz
[A]
Um den von modernen Flugzeug-Turbofan-Triebwerken abgestrahlten Schall und die davon ausgehende Beeinträchtigung der Bevölkerung in Flughafennähe zu reduzieren, werden akustische Auskleidungen ('Liner') im Einlauf angebracht, welche absorptiv wirken und normalerweise auf einen Flugzustand optimiert sind. Verbesserungen in deren Performance zielen derzeit auf die Maximierung der absorbierenden Fläche, die Reduktion bzw. Vermeidung von Schnittstellen zwischen einzelnen Segmenten und Änderungen der Geometrie des Einlaufs ab, welche das Triebwerk im unteren Sektor (in Richtung Boden) abschirmen. Das Potential dieser Maßnahmen beschränkt sich jedoch auf einzelnen Flugzustände, erfordert teilweise höheren Fertigungsaufwand oder birgt Nachteile aerodynamischer oder gewichtsmäßiger Hinsicht.
Der Ansatzpunkt dieser Arbeit beruht hingegen zum einen auf der Adaption der Impedanz des Liners, um der dem aktuellen Flugzustand entsprechenden optimalen Impedanz möglichst nahe zu kommen, zum anderen der Beeinflussung der Richtcharakteristik des abgestrahlten Schalls durch eine ungleichmäßige Impedanzverteilung. Zu diesem Zweck werden numerische Berechnungen mittels der Randelemente-Methode (Boundary Element Method (BEM)) mit kommerziellen sowie hausinternen Codes durchgeführt, welche die Wirkung der Liner auf das Eingangsschallfeld im modalen Bereich analysieren und die Abstrahlung vom Triebwerk berechnen. Ergebnisse derartiger neuer Liner-Konfigurationen werden präsentiert und mit herkömmlichen Maßnahmen verglichen. In ausgewählten Fällen werden die Simulationen anhand experimenteller Ergebnisse verifiziert.
Brotz, F.
-
Aeroakustik von Fahrzeugklimageräten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
K. Augustin, M. Paul, M. Späh, F. Brotz and M. Schrumpf
[A]
Klimageräte stellen aufgrund ihrer Komplexität, verursacht durch immer weitreichendere Funktion und immer weniger zu Verfügung stehenden Bauraums,
hohe Anforderungen an die thermodynamische, aerodynamische und aeroakustische
Auslegung.
Dabei nimmt die Aeroakustik eine besondere Stellung ein, da hier unterschiedliche Schallquellen im Klimagerät betrachtet werden müssen. Dazu zählen das Klimagebläse, Wärmetauscher, Umlenkungen und Luftführungen inkl. Absperrklappen und Luftleitelementen zur Erzeugung einer gewünschten Temperaturschichtung. Da sich Ausströmer aus der Klimaanlage in den Fahrzeuginnenraum in unmittelbarer Nähe der Fahrzeuginsassen befinden, wird aeroakustische Geräuschentwicklung hier als besonders störend empfunden.
Der Vortrag beschreibt moderne experimentelle und numerische Methoden, die
zu einer Verbesserung des akustischen Komforts der Klimaanlage eingesetzt werden.
Brucke, M.
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Integrated Circuits for Auditory Speech Processing [DAGA 2000 (Oldenburg)]
W. Nebel, M. Brucke and M. Cakir
[A]
Die technische Umsetzung von Algorithmen der gehörgerechten Sprachverarbeitung in integrierte HW/SW-Systeme erfodert zahlreiche Entwurfsentscheidungen. Es sind hierzu Kosten/Nutzenanalysen erforderlich, die insbesondere die prognostizierten Entwurfs- und Herstellungskosten in Relation zur erwarteten Systemqualität stellen. Im Vortrag werden anhand von Beispielen Optimierungsmöglichkeiten der Hardware-Realisierung unter Berücksichtigung von Qualitätsparametern der Sprachverarbeitung vorgestellt.
Bruderer, M.
-
Experiments on the perception of segment boundaries in popular music [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Bruderer, A. Kohlrausch and M. McKinney
[A]
In diesem Beitrag stellen wir zwei Experimente vor, in denen die
zeitliche Position und wahrgenommene Stärke von Strukturgrenzen in 6
Pop-Musikstücken bestimmt wurden. In einem ersten Experiment hatte
jede Versuchsperson die Aufgabe beim Anhören des Stückes durch Drücken
einer Taste anzugeben, wann sie eine Strukturgrenze wahrnahm. Jede der
20 Versuchspersonen wiederholte dieses Experiment dreimal. Aus den
insgesamt 60 Einzeldurchgängen wurde ein gemeinsames Profil
wahrgenommener Strukturgrenzen erstellt. Dieses Profil zeigt, wie
häufig innerhalb eines Fensters von 2 sec eine Grenze notiert wurde,
womit wir über ein erstes Maß für die Stärke der Strukturgrenzen
verfügen. In einem zweiten Experiment mussten die Versuchspersonen
für ca. 15 ausgewählte Strukturgrenzen pro Song die wahrgenommene
Stärke auf einer Skala von 0 bis 6 angeben. Zusätzlich mussten sie
die für die Wahrnehmung der Grenze wichtigen Musikmerkmale (Cues)
aufschreiben. Ein Vergleich der beiden Experimente ergab eine hohe
Korrelation zwischen den zwei Maßen für die Stärke einer
Strukturgrenze, der direkten Skalierung und der Häufigkeit der
Notierung. Die von den Versuchspersonen genannten Cues wurden in einer
Ontologie kategorisiert. Die Zahl der für eine bestimmte Grenze
angeführten Cues ist ebenfalls stark mit den direkten Skalierungswerten
korreliert: je stärker eine Grenze beurteilt wird, desto mehr
unterschiedliche Cues werden von den Hörern genannt.
Brüggen, M.
-
Wahrnehmung von Klangverfärbungen durch frühe Rückwürfe – Ein Polaritätsprofil verschiedener kopfbezogener Übertragungskanäle [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Brüggen
[A]
In akustisch unbehandelten Räumen müssen Mikrofone für Schallaufzeichnungen sorgfältig positioniert werden: Bei der Reproduktion einer Aufnahme werden starke Klangverfärbungen hörbar, wenn frühe Rückwürfe von Raumbegrenzungsflächen mit zu hoher Intensität beim Empfänger eintreffen. Ein (menschlicher) Hörer in der direkten Abhörsituation nimmt diese Klangverfärbungen deutlich schwächer ausgeprägt wahr. Diese bekannte Erfahrung wird als binaurale Unterdrückung von Klangverfärbungen (engl. decoloration) bezeichnet und der binauralen Signalverarbeitung des auditorischen Systems zugeschrieben. In der Vergangenheit wurde dieses Phänomen quantitativ zumeist durch Schwellenmessungen erfaßt. Hierbei wird der Raumeinfluß gewöhnlich auf ein Direktschall-Plus-Rückwurf-Paar reduziert und der Rückwurf in Verzögerung oder Amplitude an die Grenze der Wahrnehmbarkeit gebracht. Neuere Ergebnisse (z.B. Salomons 1995, Dissertation, TU Delft) zeigen jedoch, daß ein direkter Schluß von derart ermittelten Schwellen zu wahrgenommener Klangverfärbung im oberschwelligen Bereich i.a. nicht möglich ist. Zur weiteren Modellbildung ist es daher erforderlich, die klangverfärbende Wirkung früher Rückwürfe im oberschwelligen Bereich zu messen und auch komplexere auditive Szenarien zu erfassen. Dies wurde in einem Hörversuch realisiert, indem klassische Direktschall-Rückwurf-Paare und eine Reihe komplexerer Übertragungsfunktionen zur Auralisierung eines Sprachsignals verwendet wurden. Versuchspersonen bewerteten die Stimuli auf sieben Skalen, die durch einen Vorversuch etabliert wurden und der multidimensionalen Merkmalsvariation des Inventars gerecht werden. Der Vortrag stellt die Ergebnisse des Versuchs vor und zeigt, wie auf diesem Wege Klangverfärbung und ihre binaurale Unterdrückung quantitativ bestimmt werden kann.
-
Ein Modell der binauralen Unterdrückung von Klangverfärbungen durch frühe Rückwürfe [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M. Brüggen
[A]
In Räumen wird dem Direktschall einer Quelle ein große Zahl von Rückwürfen überlagert. Insbesondere frühe Rückwürfe führen hierbei zur Wahrnehmung von Klangverfärbungen. Frühere Arbeiten konnten zeigen, daß eine wesentliche (perzeptive) Komponente dieser Klangverfärbung durch Unregelmäßigkeiten des Amplitudenspektrums erklärt wird. Da in dichotischen Hörsituationen geringere Klangverfärbungen auftreten als in diotischen, spricht man von binauraler Unterdrückung von Klangverfärbungen. Der Beitrag stellt ein Modell der binauralen Unterdrückung von Klangverfärbungen vor, das durch Auswertung interauraler Information die Unregelmäßigkeiten der Raumübertragung mindert. Die Modellkomponenten werden vorgestellt und als Gesamtsystem an Hand von psychoakustischen Versuchsergebnissen evaluiert.
Brühl, S.
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Zeitoptimierte Berechnung des Schalldurchgangs durch Wandstukturern mittels FEM [DAGA 2005 (München)]
A. Peiffer, S. Brühl, S. Tewes and C. Moeser
[A]
Die Berechnung der Schalldurchgangs durch Wandstrukturen ist eines der typischen Aufgabenstellungen der numerischen Akustik. Dazu wird entweder eine Kombination von FEM- und BEM-Verfahren eingesetzt oder FEM Verfahren unter Verwendung von sogenannten Infiniten Elementen.
Diese Methoden sind insbesondere für Diffusfeldanregung über mehrere Frequenzschritte sehr zeitaufwändig.
In diesem Bericht wird ein Verfahren vorgestellt, welches unter der Vorraussetzung schwacher Kopplung eine sehr schnelle Berechung des Schalldämm-Maßes ermöglicht. Dazu wird die komplexe Formulierung des voll gekoppelten Problemes durch einen einfachen Anregungsfall im FE-Modell und die Abstrahlung durch schnelle Berechung das Rayleigh-Integrales ersetzt. Die Rechenzeit reduziert sich damit auf 1-2 Stunden auf Standard PCs.
Praktischer Nebeneffekt ist die Berechnung SEA relevanter Paramter, wie Abstrahlgrad, Wellenzahl und Modendichte. Die Ergebnisse der FEM werden mit den Resultaten der SEA unter Verwendung der ermittelten Parameter verglichen.
-
SEA-Modellierung von Doppelwandstrukturen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
A. Peiffer, S. Tewes and S. Brühl
[A]
Die Modellierung von Doppelwandstrukturen durch die Statistische Energie Analyse (SEA) ist für die Beschreibung praktisch relevanter Wandstrukturen sehr wichtig. Aber gerade dieser Systemaufbau zeigt besonders die Grenzen der SEA Methode auf, da eine realistische Beschreibung der akustischen Transmission mehrere sogenannte indirekte Pfade erfordert. Damit werden einige Grundannahmen der SEA verletzt, die einen rein resonanten Energietransfer voraussetzen.
Anhand einer einfachen Doppelwandstruktur deren Kavität vollständig mit Glaswolle ausgefüllt ist werden verschiedene Modellstrategien untersucht. Das betrifft besonders den Doppelwandpfad, sowie die Berechnung der akustischen Eigenschaften der Doppelwandkavität. Die Simulationsergebnisse werden mit Messungen und FEM Berechnungen verglichen.
-
FEM Schalldurchgangsrechnung einer Doppelwandstruktur [DAGA 2008 (Dresden)]
C. Moeser, A. Peiffer, S. Brühl and S. Tewes
[A]
Doppelwände mit einer Zwischenisolierung sind weit verbreitete Strukturbauteile. Am Beispiel einer Flugzeugstruktur aus Kohlefaser, bestehend aus einer Außenhaut mit Spanten und Stringern, einer Zwischenisolierung sowie der Innenverkleidung wird eine Schalldurchgangsberechnung durchgeführt.
Für die Beschreibung der Struktur wird ein Finite Element Modell erstellt. Modelliert werden die Außenstruktur, die Innenverkleidung und die Isolierung. Die isolierende Glasswolle wird dabei als Fluid mit frequenzabhängigen Materialparametern beschrieben.
In dieses Finite Element Modell wird eine akustische Belastung integriert. Diese Last besteht aus statistisch verteilten Punktschallquellen.
Aufgrund der zu erwartenden hohen Modendichte wird eine direkte Frequenzanalyse durchgeführt.
Die Berechnung beinhaltet die Kopplung der Struktur mit der Isolierschicht, inklusive der Glasswolle.
Aus den resultierenden Strukturschnellen wird mit einem MATLAB Programm die
abgestrahlte Leistung ermittelt. Aus der anregenden sowie der abstrahlenden Leistung ergibt sich der Schalldurchgang. Das Ergebnis wird mit Messwerten in einem Bereich bis 2000Hz verglichen.
Bruhns, O.
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Numerical Modeling and Experimental Investigation of Biomedical Elastographic Problem by Using Plane Strain State Model [DAGA 2003 (Aachen)]
M. Rychagov, W. Khaled, S. Reichling, O. Bruhns and H. Ermert
[A]
Ultrasonic elastographic imaging technique has been developed during last 10 years as a powerful method to image the elastic properties of soft biological tissues. The method consists of applying a small external, quasistatic compressions to the region of interest and use the set of radio frequency A-scans recorded before and after compression to estimate corresponding matrix of axial displacements by means of correlation technique. Afterwards, the displacement matrix is used to estimate the strain field which can be interpreted as a relative measure of elasticity distribution and can be visualized as a gray scale elastogram. The main intention of our research was to consider the problem of visualization and reconstruction of tissue elastic properties within the framework of an appropriate inverse problem solution. The slip boundary conditions and a 2-D plane strain state model have been used for the solution of corresponding mechanical forward problem for both hard and soft inclusions in homogeneous linear elastic background. At first, the analytical solutions for some test phantoms were obtained and analyzed. Then, the finite element simulations were perforrmed for a number of soft biological tissues with software packages MSC.Marc 2000 (MSC.Software Corporation, USA) and ALGOR (Algor Inc., USA). In the supposition of adiabatic deformations, the scope of Young's modulus was selected from tens of to . The range of Poisson's ratios was estimated to be approximately
with reference longitudinal sound speed
. The results obtained from finite element analysis were confirmed in ultrasonic experiments on a set of tissue-mimicking gelatine-agar phantoms with known acoustical and mechanical properties. The -data were acuired using commercially available ultrasound system SONOLINE Omnia (Siemens AG, Germany) equiped by linear probe and sampled by a conventional desktop PC. The axial strains were calculated using the fast root-seeking technique (A. Pesavento, A. Lorenz and H. Ermert Electronic Letters, 35, 1999, p. 941-942). The final results show good agreement of analytical and numerical predictions with experimental data.
Bruneau, A.-M.
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Attempt to improve the pressure reciprocity calibration of microphones [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Guianvarc'h, J.-N. Durocher, M. Bruneau and A.-M. Bruneau
[A]
While pressure reciprocity calibration of microphones has been investigated for a long time, especially for a standardisation purpose [1] [2], works has been done during the past decades [3] [4], which provide tools to improve the modelisation and then to improve the accuracy of measurements.
However, existing models does not fully include viscous and thermal boundary layer effects and involve methods (based on empirical models) to characterise microphones parameters which cannot fulfil current requirements, preventing us from calibrating accurately the microphones in the law and the upon part of the frequency bandwidth (up to 30 kHz).
Thus the focus here is to investigate more deeply, analytically (even experimentally) the reciprocity calibration method and technique, using first revisited description of each element of the reciprocity calibration devices which conveys significant improvements, and then introducing new tools in the experimental procedure.
Finally, requirements would be addressed to decrease the uncertainties in the results of calibrations, thereby supporting the aim of the work.
[1] H. Gerber, Acoustic properties of fluid-filled chambers at infrasonic frequencies in the absence of convection. Journal of the Acoustical Society of America, 36, pp 1427 - 1434, 1964.
[2] IEC 61094-2, 1992 : Measurement microphones - Part 2 : Primary method for pressure calibration of laboratory standard microphones by the reciprocity technique.
[3] K. Rasmussen, The static pressure and temperature coefficients of laboratory standard microphones. Metrologia, 36, pp 265 - 273, 1999.
[4] K. Rasmussen, Radial wave-motion in cylindrical plane-wave couplers. Acta Acustica, 1 : pp 145 - 151, 1993.
Bruneau, M.
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Modeling the Transient Behaviour of a Thermoacoustic Refrigerator [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Poignand, P. Lotton, M. Mironov, M. Bruneau, V. Gusev and P. Blanc-Benon
[A]
Nowadays, the expression of the temperature difference across the stack of a thermoacoustic refrigerator can easily be obtained in steady states, but models for analysing the transient process are still in progress. More precisely, previous models used to describe the behaviour of thermoacoustic devices usually assume several approximations preventing us from describing the transient behaviour of the temperature field. Particularly, heating due to viscous effects at the interfaces between the walls and the fluid in the thermoacoustic stack and thermal losses are usually neglected. Therefore, the parameters which govern the transient response, its shape and its characteristic stabilisation time are not fully identified.
Thus, the aim of the present work is to investigate more deeply, analytically, the transient behaviour of the thermoacoustic refrigerator, using a revisited description for the temperature variations in the stack due to thermoacoustic process, by introducing new features as heat losses through the thermoacoustic system and viscous heating in the boundary layers near the walls.
The phenomena has been modelled in terms of a system of a coupled differential equations, including both a non-homogeneous linear second order partial derivative equation reduced to an equation with constant coefficients and a set of differential equations, derived from the given physical situation, corresponding to initial and boundary conditions.
Apart from numerical methods which can provide the behaviour of the transient to interpret the experimental results recently available, the goal is to obtain approximate analytical solution to interpret the physical phenomena which underlie the viscous and thermal phenomena coupled together.
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Transient nonlinear processes in annular thermoacoustic engines [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
G. Penelet, V. Gusev, P. Lotton and M. Bruneau
[A]
An annular thermoacoustic prime-mover transform thermal energy into acoustical energy using the thermoacoustic interaction between an inhomogeneously heated stack of solid plates (placed in an annular waveguide) and resonant gas oscillations.
In such a device, the saturation of the acoustic wave amplitude leading to the stationnary regime is linked not only to classical nonlinear phenomena such as cascade process of higher harmonic generation and minor losses, but also to nonlinear processes influencing the temperature distribution in the inhomogeously heated parts of the system such as acoustically enhanced thermal conductivity and acoustic streaming. The present study aims at describing the own contribution of each one of those nonlinear processes by means of experimental observation and analytical description of the transient regime.
Experimental observations of the transient regime are briefly reported. The obtained results show various regimes, demonstrating the possibility for the engine to turn on and off spontaneously and periodically, the possibility for an overshoot of the acoustic wave amplitude before its final stabilization, or the possibility for a double-threshold process during the amplification regime. A simplified theoretical model is then presented, where the one-dimensional heat transfer equation is coupled to the acoustic problem by taking into account the forced convection due to acoustic streaming and the acoustically induced thermal conductivity. Thermoacoustic amplification depends in its turn on the temperature distribution along the stack and the waveguide. The obtained results notably provide a qualitative explanation for the double-threshold phenomenon.
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Attempt to improve the pressure reciprocity calibration of microphones [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Guianvarc'h, J.-N. Durocher, M. Bruneau and A.-M. Bruneau
[A]
While pressure reciprocity calibration of microphones has been investigated for a long time, especially for a standardisation purpose [1] [2], works has been done during the past decades [3] [4], which provide tools to improve the modelisation and then to improve the accuracy of measurements.
However, existing models does not fully include viscous and thermal boundary layer effects and involve methods (based on empirical models) to characterise microphones parameters which cannot fulfil current requirements, preventing us from calibrating accurately the microphones in the law and the upon part of the frequency bandwidth (up to 30 kHz).
Thus the focus here is to investigate more deeply, analytically (even experimentally) the reciprocity calibration method and technique, using first revisited description of each element of the reciprocity calibration devices which conveys significant improvements, and then introducing new tools in the experimental procedure.
Finally, requirements would be addressed to decrease the uncertainties in the results of calibrations, thereby supporting the aim of the work.
[1] H. Gerber, Acoustic properties of fluid-filled chambers at infrasonic frequencies in the absence of convection. Journal of the Acoustical Society of America, 36, pp 1427 - 1434, 1964.
[2] IEC 61094-2, 1992 : Measurement microphones - Part 2 : Primary method for pressure calibration of laboratory standard microphones by the reciprocity technique.
[3] K. Rasmussen, The static pressure and temperature coefficients of laboratory standard microphones. Metrologia, 36, pp 265 - 273, 1999.
[4] K. Rasmussen, Radial wave-motion in cylindrical plane-wave couplers. Acta Acustica, 1 : pp 145 - 151, 1993.
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Thermoacoustic Refrigeration : Optimal Particle Velocity Vs Acoustic Pressure [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
B. Lihoreau, P. Lotton, E. Gaviot, M. Bruneau and V. Gusev
[A]
Classical thermoacoustic refrigerators mainly consist of a thermoacoustic core (a stack of plates with heat exchangers at both ends) strategically located in an acoustic standing wave resonator (half- or quarter-wavelength). In this resonator, the acoustic pressure p and the particle velocity v are not independent, and their relative phase phi is equal to pi/2 (for pure standing wave). Practically, for a given acoustic excitation, the acoustic field (p, v, phi) used for the thermoacoustic process is essentially governed by the geometry of the device and then does not necessarily optimises the thermodynamic properties.
The aim of this work is to study the theoretical behaviour of a thermoacoustic device in which p, v and phi are considered as independent and adjustable (using adapted shapes for example). The expressions of the thermoacoustic quantities of interest (namely the temperature difference between the ends of the stack, the thermoacoustic energy flux and the coefficient of performance) are written and discussed in order to reach the optimum of the quantities of interest for the application considered.
A comparison with the case of a classical standing wave refrigerator is done. It is shown that the standing wave device operates with a velocity which is closed to the theoretical optimal one only for a high drive ratio. At lower level, the parameters which permit an optimisation are discussed. Moreover, it is shown as well that the optimal value of the relative phase between pressure and velocity is never equal to pi/2.
Brunet, Y.
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Meteorological effects on long-range propagation: evaluation of the long term sound level using statistical analysis [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
D. Ecotière, B. Gauvreau and Y. Brunet
[A]
The temperature and wind gradients influence on long-range sound propagation is a well known subject. But at present, it is very difficult to estimate a reliable long term sound level from one measured on a short period. This paper presents some statistical distribution properties of theoretical sound levels created by a point source over 29 years.
The method is based on the coupling of a meteorological model with a model of sound propagation. A serie of standard micrometeorological data, either provided by local meteorological offices or measured on a long term monitoring experimental site (St Berthevin, France), is used to simulate hourly profiles of sound celerity vertical gradients over a very long period, and their set of hourly sound attenuations.
The statistical distribution of equivalent sound levels is studied for different periods of reference over a long period (29 years): one day, one night, one hour. The analysis provides typical cumulative statistical distribution of sound levels which can be used to appreciate the 'long term quality' of experimental data (for measurement conditions close to the theoretical ones). A regression statistical model, based on a polynomial decomposition of the sound energy, is also obtained and supplies some help on estimating a long term equivalent sound level from the value of one of the reference period.
Brunner, D.
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Full Coupling of the Finite Element and Fast Boundary Element Method for Structural-Acoustic Problems [DAGA 2007 (Stuttgart)]
D. Brunner, M. Fischer, C. Cabos and L. Gaul
[A]
Structural vibrations lead to the emission of acoustic sound resulting in a significant reduction of comfort during the use of a product. Therefore the simulation of structural-acoustic behavior is of great importance to predict the vibro-acoustic behavior of the system. In this contribution, thin structures are modelled by means of the finite element method (FEM). The system matrices are set up by a commercial finite element program and are then automatically imported into the research code Calsonitus, where the surrounding fluid, which is governed by the Helmholtz equation, is modelled by the boundary element method (BEM).
In case of thin and flexible structures and fluids with high densities, the influence of the acoustic pressure on the excited structure must not be neglected. In such applications the acoustic field must be fully coupled to the vibrating structure. The total system matrix, containing both the FE- and BE-matrices is solved with an iterative GMRES solver, which is accelerated by a block preconditioner. The main bottleneck in terms of memory and computing time is the BE matrix, which for standard BEM is fully populated. To overcome this restriction the fast multilevel multipole algorithm is used to compute the matrix-vector product required by the solver. The applicability of the proposed method is discussed by an example problem comparing the simulated results with an analytical solution.
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Fast Multipole BEM for Acoustics in Automotive Applications [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Fischer, D. Brunner, M. Junge and L. Gaul
[A]
Numerical simulation is essential for acoustic optimization of products in early development phases. In automotive industry, challenging targets very often require to simulate acoustics on a system level. For example, sound radiation from engine block and oil pan including high frequency excitation by the fuel system. The classical boundary element method (BEM) is not applicable to such large models due to its fully populated matrices. The fast multipole boundary element method reduces the cost of the BEM to quasi-linear in the number of degrees of freedom, allowing simulations with more than 100k boundary elements on standard desktop computers. In the presented paper, efficiency of the fast multipole boundary element method in combination with a preconditioned iterative solver is ilustrated on the simulation of sound radiation from an engine structure.The boundary element model of the engine is provided by LMS as a real-world benchmark example. The simulations demonstrate the straigt-forward usability of the fast multipole boundary elment method to engineering applications.
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Uncertainty Assessment in Acoustics by Using Boundary Element Simulation and Fuzzy Arithmetic [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Maess, J. Becker, D. Brunner and M. Junge
[A]
Uncertainties in radiated sound fields may result from uncertain parameters in vibrating structures as well as from uncertainties in the acoustic domain. In order to investigate the influence of uncertain parameters on acoustic fields, sound radiation from a stiffened cylindrical shell is analyzed. In the simulation, a combination of finite elements for the structural domain and boundary elements for the acoustic domain is used as the kernel for the analysis, which is embedded into a fuzzy-arithmetical scheme for the uncertainty assessment. In this approach, the uncertain parameters are modeled by fuzzy numbers.
Uncertainties in the structure include the wall shell thickness and the driving frequency of a monofrequent point load. In the acoustic domain, the air density and the sound velocity are assumed to be uncertain.
As output quantities, the acoustic pressure at field points and the radiated sound power are considered as fuzzy output numbers. Finally, the results are discussed in terms of accuracy, computational efficiency and applicability.
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Model Reduction Techniques with Additional Interface Reduction for an Efficient FE/BE Coupling [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Junge, J. Becker, D. Brunner and L. Gaul
[A]
For the finite element method model reduction techniques exist to represent the dynamic behavior of component substructures.
Depending on the type of reduction method, the reduction basis is populated either by free or fixed interface modes and augmented by constraint or attachment modes. They are computed for all degrees of freedom on an interface. The interface can either be defined by adjacent substructures or by coupling interfaces to other physical domains.
A large interface thus leads to an increased size of the reduced order model and limits standard model reduction techniques to applications with small interfaces. In the case of FE/BE coupling for vibro-acoustic computations, the interface includes all degrees of freedom at the numerous nodes in contact with the acoustic fluid.
In this work interface reduction methods are investigated.
Here, the size of the reduced order model is decreased by reducing the number of retained interface modes, while marginally increasing the reduction error. A direct reduction method based on strain-energy considerations is presented. Additionally, an iterative reduction scheme is proposed which only adds a basis vector to the reduction basis, if the spanned subspace is sufficiently enlarged. The applicability of the proposed methods is shown for an example structure.
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FE-BE Coupling for Partly Immersed Bodies [DAGA 2008 (Dresden)]
D. Brunner, M. Junge, C. Cabos and L. Gaul
[A]
The legal noise level limits of ships are continuously reduced. Ships should be quiet onboard for people's comfort and the underwater noise pollution is to be minimized, since the water is the living environment of marine mammals.
Simulation of the vibro-acoustic behavior of ships needs dealing with fluid-structure coupled problems, since the surrounding water has a significant influence on the vibration behavior. For the structural part, namely the ship, the finite element method (FEM) is used. The commercial finite element package ANSYS is applied for setting up the mass and stiffness matrices. The surrounding water is modelled with the fast multipole boundary element method (FBEM). For the partially immersed case a special halfspace formulation is applied to incorporate the pressure boundary condition of the infinite water surface. Iterative preconditioned solvers are employed and the numerical efficiency is discussed. The applicability of the coupling scheme is demonstrated using a realistic model problem.
Bruns, T.
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Messtechnische und theoretische Untersuchungen zum Einfluss von Massebelastungen auf den Übertragungskoeffizienten von Beschleunigungsaufnehmern der Back-to-Back-Bauform [DAGA 2008 (Dresden)]
A. Täubner, H.-J. Schlaak and T. Bruns
[A]
Messtechnische und theoretische Untersuchungen zum Einfluss von Massebelastungen auf den Übertragungskoeffizienten von Beschleunigungsaufnehmern der Back-to-back-Bauform
Mit der Einführung von Beschleunigungsaufnehmern der Back-to-Back-Bauform als Bezugsnormale zur Vergleichskalibrierung von Beschleunigungsaufnehmern entstand das Problem, den Übertragungskoeffizienten solcher Bezugsnormale für anwendungsbezogene Massebelastungen zu bestimmen.
Die Beschleunigungsaufnehmer-Normale der Back-to-Back-Bauform sind dadurch gekennzeichnet, dass das seismische System an der Top-Fläche des Aufnehmers befestigt ist. Für die Vergleichskalibrierung wird dann ein Beschleunigungsaufnehmer-Transfernormal auf der Topfläche eines primärkalibrierten Beschleunigungsaufnehmer-Bezugsnormals befestigt. Die Topfläche ist damit die Referenzfläche der Anregungsbeschleunigung bei der Vergleichskalibrierung.
Für Untersuchungen zum Einfluss von Massebelastungen auf den Übertragungskoeffizienten wurden auf die Top-Fläche des Aufnehmer spezielle, in der PTB gefertigte Belastungsmassen montiert und mit einem zweikanaligem Heterodyn-Interferometer in Verbindung mit einem Signalverarbeitungssystem das Übertragungsverhalten gemessen. Es bestätigte sich, dass eine Abhängigkeit vorliegt.
In dem Beitrag werden experimentelle Untersuchungen zum Verhalten von verschiedenen Beschleunigungsaufnehmer-Normalen der Back-to-Back-Bauform unter Masseeinfluss im Frequenzbereich 10 Hz bis 20 kHz sowie Ansätze einer theoretischen Modellbildung zur Erklärung des Aufnehmerverhaltens vorgestellt.
Brunschwiler, M.
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Validierung eines Fragebogens zur Erfassung der Emotionsinduktion von Umweltreizen mit Hilfe von Geräuschen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
C. Schierz, M. Brunschwiler, B. Weigel and H. Krüger
[A]
Verschiedene Umwelten rufen im Menschen verschiedene Emotionen hervor. In der Umweltpsychologie wird diese sogenannte Emotionsinduktion mit semantischen Differentialen erfasst und durch Faktoranalyse zu Wirkungen von Grundemotionen zusammengefasst. Diese bietet unter anderem die Möglichkeit, Wohlklang oder Lästigkeit von Lärmereignissen oder den affektiven Gehalt von Geräuscheigenschaften zu untersuchen. Das Ziel der Studie war, einen Fragebogen zu erstellen und zu validieren, der die Grundemotionen ''Pleasure'', ''Arousal'' und ''Dominance'' erfasst (PAD-System nach A. Mehrabian: Genetic. Soc. Gen. Psych. Monogr. V121 N3 (1995) P339-361). Das PAD-System geht davon aus, dass Emotionen wie ''wütend'', ''traurig'' etc. durch eine Linearkombination der drei Grundemotionen ausgedrückt werden können. Der Fragebogen sollte allgemeinverständliche deutsche Adjektive beinhalten. Aus englischen Fragebögen wurden Adjektivpaare ins Deutsche übersetzt bzw. es wurden Fremdwörter aus deutschen Fragebögen durch einfachere Begriffe ersetzt. Dies ergab einen Satz von 64 stufenlosen bipolaren Rating-Skalen. Die Aufgabe der 20 Versuchspersonen (davon 8 weiblich), bestand darin, die bei ihnen ausgelösten Emotionen beim Auftreten von 10 unterschiedlichen Geräuschen mit diesen Skalen zu bewerten. Die akustischen Reize wurden in einer schallarmen Kammer vorgespielt und sollten möglichst das gesamte Merkmalskontinuum des affektiven Raumes umfassen. Sie wurden mit Hilfe eines Expertenratings zusammengestellt (Beispiele: Küstenstrasse, Waldbach, Zahnarzt, Flugzeuge etc.) Aus der Faktoranalyse der Ergebnisse resultierten 18 Skalen, welche die gewünschten PAD-Grundemotionen hinreichend erfassen. Zusätzlich wurden auch Fragen zu Geräuscheigenschaften gestellt (Metallhaftigkeit, Kräftigkeit, Deutlichkeit, Rauhigkeit, Schwankhaftigkeit). Mit dem neuen Fragebogen kann der emotionale Gehalt dieser Hördimensionen erfasst und dargestellt werden.
Buchele, A.
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Bauteilanregung durch Punktkräfte [DAGA 2006 (Braunschweig)]
L. Weber and A. Buchele
[A]
Die Berechnung der von Körperschallquellen, wie z. B. haustechnischen Anlagen oder Installationen, in Bauteile eingeleiteten Schall-Leistung ist schwierig und wenig genau. Den einfachsten Fall der sich - sofern die Impedanzen von Quelle und angeregter Struktur bekannt sind - exakt berechnen lässt, stellt die Anregung eines plattenförmigen Bauteils durch eine punktförmige, senkrecht zur Oberfläche einwirkende Kraft dar. Wegen seiner Einfachheit wird dieses Modell in der Praxis häufig verwendet, obgleich die Anwendungsvoraussetzungen in vielen Fällen nur unzureichend erfüllt sind.
Der Einfluss der baulichen Randbedingungen auf die Berechnungsgenauigkeit wurde im Fraunhofer-Institut für Bauphysik im Rahmen einer Messreihe experimentell untersucht. Als Einflussgrößen wurden hierbei die Lage des Anregungsortes auf dem Bauteil, die Befestigung der Quelle (verschiedene Arten von Dübeln) sowie der Beitrag von Kraftkomponenten parallel zur Bauteiloberfläche betrachtet. Aus den durchgeführten Untersuchungen, die größtenteils unter Verwendung des Reziprozitätsprinzips erfolgten, ergeben sich Hinweise zum Anwendungsbereich und zur Genauigkeit der üblichen Berechnungsmodelle für die Körperschalleinleitung in plattenförmige Bauteile.
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Vorsatzschalen in Theorie und Praxis [DAGA 2007 (Stuttgart)]
A. Buchele and L. Weber
[A]
Vorsatzschalen zählen zu den Standardkonstruktionen in der Bauakustik und werden zur Verbesserung der Schalldämmung einschaliger Bauteile (z. B. Massivwänden) eingesetzt. Obwohl sie schon seit langem bekannt sind, bestehen in bezug auf ihre akustischen Eigenschaften noch viele offene Fragen. Insbesondere ist es bislang nicht möglich, die frequenzabhängige Schalldämmung einer Vorsatzschalen-Konstruktion für die praktische schalltechnische Auslegung mit hinreichender Genauigkeit zu prognostizieren.
Um die akustischen Eigenschaften von Vorsatzschalen näher zu untersuchen, wurden zahlreiche Messdaten systematisch ausgewertet und mit theoretischen Berechnungsmodellen aus der Literatur verglichen. Dabei konnten Beiträge zur Lösung bislang offener Fragen (z.B. der Wechselwirkung zwischen Vorsatzschale und Grundbauteil) geleistet werden. Des weiteren wurde ein praxistaugliches Verfahren entwickelt, um die Verbesserung der Schalldämmung durch Vorsatzschalen mit erheblich höherer Genauigkeit vorherzuberechnen.
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Verbesserung der Schalldämmung durch Vorsatzschalen [DAGA 2008 (Dresden)]
L. Weber and A. Buchele
[A]
Vorsatzschalen stellen eine wirkungsvolle Maßnahme zur Verbesserung der Schalldämmung dar und sind in mannigfacher Form in der Bauakustik weit verbreitet. Da sie vielfach auch im Bereich Wärmetechnik eingesetzt werden, haben sie häufig eine doppelte akustische und thermische Funktion (Beispiel Wärmedämm-Verbundsysteme).
Obgleich bereits seit mehreren Jahrzehnten bekannt, sind die akustischen Eigenschaften von Vorsatzschalen im Detail noch keineswegs völlig verstanden. Sie wurden deshalb im Fraunhofer-Institut für Bauphysik im Rahmen eines Forschungsvorhabens näher untersucht. Es wird über die Ergebnisse der Untersuchungen und ihre Konsequenzen für die Auslegung und Optimierung von Vorsatzschalen berichtet. Neben einer kritischen Betrachtung der in Forschung und Normung verwendeten Berechnungsmodelle beschäftigt sich der Beitrag vor allem mit den beim praktischen Einsatz von Vorsatzschalen auftretenden Fragen: Einfluss der Grundwand auf die Verbesserung der Schalldämmung, Auswirkung von Vorsatzschalen auf die Schall-Längsdämmung, beidseitige Anbringung von Vorsatzschalen, Einfluss von Hohlraumbedämpfung und Befestigung, akustische Wirkung bei tiefen Frequenzen, etc.
Buchholz, H.
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Entwicklung einer neuartigen Laserschallquelle [DAGA 2006 (Braunschweig)]
F. Boden, J. Delfs and H. Buchholz
[A]
Die räumliche Ausdehnung und die Richtcharakteristik vieler in der Akustik verwendeter Schallquellen erweisen sich häufig als Problem. Zum Teil sind sehr große Abstände zwischen Schallquelle und Modell nötig um ein ebenes Wellenfeld zu erhalten. Außerdem beeinflusst die Geometrie der Quelle (z.B.: Lautsprechergehäuse) oftmals selbst die Messung. Sei es durch schädliche Rückreflexionen oder durch ungewünschtes Beeinflussen der Strömung im Falle aeroakustischer Problemstellungen. Versuche mit Knallkörpern weisen zumeist eine schlechten Reproduzierbarkeit vor und sind deshalb ebenfalls problematisch.
Aufgrund dieser Schwierigkeiten mit herkömmlichen Schallerzeugern wurde in der Abteilung Technische Akustik am DLR Braunschweig eine neuartige Laserschallquelle entwickelt, welche annähernd als eine Punktschallquelle angesehen werden kann. Hierbei wird mittels eines Laserstrahls ein Knall erzeugt, welcher sich als breitbandige Kugelwelle ausbreitet.Die neue Methode der Schallerzeugung birgt die Vorteile, dass sie ohne störende Geometrien im Messgebiet auskommt und keine Richtcharakteristik besitzt.
Der Vortrag soll einen kurzen Überblick über die prinzipielle Funktionsweise der Laserschallquelle geben und einige mögliche Anwendungen darstellen. Grundlegende Parameter, die zum Erzeugen des Knalls nötig sind sollen dabei ebenso betrachtet werden, wie die Charakteristik des entstehenden Schallfeldes.
Abbildung: Experimenteller Aufbau zur Erzeugung des Laserknalls
Buchholz, J.M.
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Auditory adaptation effects described by a Signal Dependent Compression [DAGA 2002 (Bochum)]
J.M. Buchholz
[A]
A nonlinear signal processing method, termed Signal Dependent Compression (SDC), is introduced, which is suitable to describe a number of adaptation effects inherent in the auditory system. The SDC has been incorporated into an auditory model, which in this way can be adjusted to describe common simultaneous and non simultaneous masking effects. The performance of the proposed method is analysed in order to describe different masking effects, by comparing model predictions to psychophysical data taken from the literature. The principle of the method is based on the generally accepted assumption that the auditory system performs some kind of signal compression. Here, it is assumed that the compression is not a static function, but also to be dependent on the input signal's evolution. The SDC can be seen as an abstraction of a discrete nonlinear device applied in electronics (e.g. Transistor), which is realised by a digital signal-processing methodology. Such a discrete device is characterised by its input-output function and an operating point, which is adjusted by a DC-offset. Following the transistor analogue, the static operating point is replaced by a dynamic operating point signal, which is directly derived by a nonlinear lowpass filtering of the input signal itself.
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Modeling the auditory signal processing in reverberant environments [DAGA 2003 (Aachen)]
J.M. Buchholz
[A]
Cocktail-party processors have often been applied to separate superposed signals emitted from different sound sources. Although such techniques show promising results in simple environments, they usually fail in realistic -especially reverberant- environments. However, the human listener is able to perform this severe signal separation task by employing a sophisticated monaural and binaural signal processing. Hence, it is very important to understand and to model these auditory processes, in order to improve the performance of future cocktail-party processors. In this regard, the phenomenon of room reflection masking is analyzed and a model describing the underlying auditory processes is proposed. The model is mainly composed of four stages: (a) bandpass filterbank stage, (b) Signal Dependent Compression (SDC) stage, (c) Equalization-Cancellation (EC) stage, and, (d) decision device stage. According to this model structure, the SDC stage represents the important monaural mechanisms and the EC stage the important binaural mechanisms. The model has been adjusted to simulate known psychoacoustical data on a test reflection being masked by the direct sound as well as being masked by the direct sound plus an additional reflection. It was found, that in the first masking condition, mainly monaural processes seem to be involved, and in the second condition, binaural processes have additionally to be regarded. Furthermore, the adjusted model has been applied to simulate the masking effect by a complete room impulse response. The results are discussed in the background of the relevant literature.
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Modelling binaural processes involved in simultaneous reflection masking - limitations of current binaural models [DAGA 2007 (Stuttgart)]
J.M. Buchholz
[A]
Masked thresholds were measured for a single test reflection, masked by the direct sound, as a function of the reflection delay. This was done for diotic as well as for dichotic stimulus presentations and all stimuli were presented via headphones. The input signal was a 200-ms long broadband noise. The dichotic threshold decreased with increasing reflection delay indicating an increase in binaural detection performance with increasing reflection delay. Comparing the dichotic threshold to the corresponding diotic threshold, for delays below 7-10 ms, the dichotic threshold was found to be higher than the diotic threshold while it was lower than the diotic threshold for larger delays. Hence, the binaural system seems to deteriorate auditory detection performance for very early reflections and to enhance auditory detection performance for later reflections. Existing binaural (detection) models, such as normalized cross-correlation models (e.g., Bernstein et al., 1999, JASA, pp. 870-876), the power-addition model (Zurek, 1979, JASA, pp. 1750-1757), or Equalization-Cancellation-based models (e.g., Breebaart et al., 2001, JASA, pp. 1074-1088), cannot account for the psychoacoustical data. The present talk aims at understanding why these binaural models in their current form cannot describe the binaural mechanisms involved in reflection masking and a number of model-modifications are discussed that might help to overcome this deficiency.
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Spectral integration effects in auditory detection of coloration [DAGA 2008 (Dresden)]
J.M. Buchholz and P. Kerketsos
[A]
When an early wall reflection is added to a direct sound, a spectral modulation is introduced to the signal's power spectrum. This spectral modulation typically produces an auditory sensation of coloration or pitch. Throughout this study, auditory frequency-integration effects involved in coloration detection are investigated. Coloration detection thresholds were therefore measured as a function of reflection delay and stimulus bandwidth. The direct sound was realised by 320-ms long bandpass filtered white noise and the reflection was realized by a delayed and attenuated copy of this direct sound. The upper and lower cut-off frequencies of the direct sound were varied while the reflection delay was kept constant at 2, 4, and 8 ms. All stimuli were presented diotically via headphones. In order to interpret the experimental data, an auditory model was employed which was conceptually similar to the peripheral weighting model. Using a modified bandpass weighting within this model, the principle behaviour of the experimental data could be successfully described. However, the required spectral weighting characteristic indicated a surprisingly strong influence of high frequency components, suggesting that temporal mechanisms might be involved in addition to spectral mechanisms. The findings are in qualitative agreement with the current understanding of pitch perception.
Buchholz, U.
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Analyse komplex-geformter Schallquellen mit Hilfe der sphärischen Nahfeldholographie [DAGA 2005 (München)]
J. Prager, U. Buchholz and B.A.T. Petersson
[A]
Für die analytische Beschreibung von komplex geformten und räumlich ausgedehnten Schallquellen werden geeignete Modelle benötigt. Zur Bestimmung der benötigten Modellparameter und zur Modellierung soll die Einsetzbarkeit der akustischen Nahfeldholographie in sphärischen Koordinaten untersucht werden. Eine Messanordnung wurde entwickelt, und ein geeigneter Berechnungsalgorithmus implementiert. Stabilität und Einsetzbarkeit des vorgestellten Algorithmus wurden sowohl rechnerisch als auch experimentell überprüft.
Buchner, H.
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Comparison and a theoretical link between time domain and frequency domain blind source separation [DAGA 2003 (Aachen)]
R. Aichner, H. Buchner and W. Kellermann
[A]
In this paper, we start with an comparative overview of state-of-the-art blind source separation (BSS) approaches for separating speech signals in real-world environments with room impulse responses modeled by long FIR filters of several thousand taps. Traditionally we distinguish between time-domain and frequency- domain BSS methods. The latter one is widely used due to its simplicity because the convolutive problem is decomposed into instantaneous BSS problems in each frequency bin. Unfortunately this results in a frequency-dependent permutation and scaling ambiguity. On the other hand time-domain algorithms avoid the arbitrary permutation and scaling but their applicability has usually been restricted to short room impulse responses. Recently we proposed a new approach to overcome this limitation by using a proper initialization method. Now a theoretical link between time-domain and frequency-domain methods is established by a rigorous derivation of a frequency-domain approach. This novel derivation leads to constraints in the update equation which show explicitly the relationship between the two above mentioned classes of algorithms.
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Convolutive Blind Source Separation for Noisy Mixtures [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
R. Aichner, H. Buchner and W. Kellermann
[A]
Recently, we presented a blind source separation (BSS) framework for convolutive
mixtures. The resulting algorithms are suitable for separating speech signals in
real-world environments with room impulse responses modeled by long FIR filters of several thousand taps. In this paper we extend the BSS model to the case when
noise is present. In the case of arbitrary noise sources, suitable noise estimation methods have to be utilized to obtain noise-robust BSS algorithms. Here, we combine a frequency-domain BSS algorithm based on second-order statistics with a bias removal technique utilizing minimum statistics. This leads to improved separation performance for noisy environments. Experiments conducted in a car environment show the effectiveness of our method.
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Residual Cross-talk and Noise Suppression for Convolutive Blind Source Separation [DAGA 2006 (Braunschweig)]
R. Aichner, M. Zourub, H. Buchner and W. Kellermann
[A]
Convolutive blind source separation (BSS) aims at separating point sources from mixtures picked up by several sensors. In real-world environments, moving speakers, background noise, and reverberation are encountered which often degrade the performance of BSS algorithms. In such cases, the application of a post-filter can improve the output signal quality by suppression of residual cross-talk and of background noise. In this paper we propose a novel technique to estimate the necessary power spectral densities of the cross-talk components and present a robust system which allows to further suppress both, the remaining interference from point sources and the background noise. Experimental results show the benefit of this post-processing method applied to distant speech acquisition in car environments.
Buchschmid, M.
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Modellierung der Absorptionseigenschaften poröser Strukturen und Aufbereitung für die Anwendung in der Raumakustik [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Buchschmid and G. Müller
[A]
Absorptionseigenschaften verschiedener Materialien werden typischerweise über den Ansatz eines diffusen Schallfelds (Hallraumraummessung) oder senkrechten Schalleinfalls (Messungen im Kundt'schen Rohr) beschrieben. In der Realität können Absorber ein vom Einfallswinkel der Schallwelle und somit von den Wellenzahlen auf der Absorberoberfläche abhängiges charakteristisches Verhalten aufweisen, welches in Messungen bei stochastisch verteilten Einfallswinkeln nur im Mittel oder wie beim Kundt'schen Rohr selektiv berücksichtigt wird. Aufgrund modaler Effekte herrschen in kleinen Räumen signifikante Wellenmuster vor, was bei niedrigen und mittleren Frequenzen eine Berücksichtigung der Wellenzahlabhängigkeit bei der Modellierung von Absorbern nahelegt.
Es wird eine Methode für die Modellierung von Verbundabsorbern, bestehend aus Platten und porösen Schichten vorgestellt. Die das System beschreibenden Differentialgleichungssysteme werden mit Hilfe der Kontinuumsmechanik und der Theorie Poröser Medien aufgestellt. Für die Lösung werden diese, unter der Annahme unendlich ausgedehnter Strukturen, in den Wellenzahl- Frequenzbereich transformiert. Für in der Praxis relevante Verbundabsorber werden Schichten aus homogenen und porösen Materialien modelliert und die für die Lösung benötigten Randbedingungen angegeben. Beispielhaft werden Berechnungsergebnisse für verschiedene Einfallswinkel gezeigt.
Mit Hilfe der beschriebenen Methode lassen sich wellenzahlabhängige Impedanzen poröser Verbundabsorber ermitteln, welche für die Beschreibung raumakustischer Fragestellungen verwendet werden können.
Die Kopplung von Verbundabsorbern mit dem akustischen Fluid in Modellen kleiner Räume wird abschließend erläutert.
Buchta, E.
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Phänomene bei der Schallausbreitung von hochintensiven Impulsen über ebenes und hügeliges Gelände in größeren Entfernungen [DAGA 2002 (Bochum)]
E. Buchta
[A]
Der Einwirkungsbereich von hochenergetischen Impulsschallen kann sich über mehrere Kilometer ausbreiten. Über größere Entfernungen werden die Einflüsse der Windrichtung und der Temperaturschichtungen bedeutsamer als die Einflüsse des Bodens unter dem Ausbreitungsweg. Der Beitrag berichtet über eine Ausbreitungsmessung über hügeliges wie flaches Gelände mit Entfernungen von bis zu 7 km. Als Schallquellen wurden Sprengknalle von Serien mit 0,5 kg, 1 kg, 3 kg, 5 kg, 10 kg und 25 kg PETN gewählt. Diese Knalle können als repräsentativ für die meisten Impulse angesehen werden, die über große Entfernungen noch zu nennenswerten Immissionspegeln beitragen können. Die Anzahl der Serien und die Anzahl der Sprengungen pro Serie erfüllen die statistischen Bedingungen einer Messung im Freien. Die erhaltenen Einzahlwerte werden mit den Prognosen der DIN/ISO 9613 und mit der Störwirkung der Anlieger verglichen.
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Lärmmanagement auf Truppenübungsplätzen und Standortschießanlagen [DAGA 2003 (Aachen)]
S. Pfüller, W. Simonis, E. Buchta and K.-W. Hirsch
[A]
Das Lärmmanagement auf Truppenübungsplätzen und Standortschießanlagen der Bundeswehr hat das Ziel, eine ,erhebliche' Beeinträchtigung der Nachbarschaft durch Schießlärm zu vermeiden und gleichzeitig den Übungsbetrieb der Bundeswehr sachgerecht zu gewährleisten. Zum Lärmmanagement gehört die sachgerechte Prognose des Schießlärm, auf deren Grundlage die Aspekte des Lärmschutzes in die Betriebsführung und in die Bauplanung einfließen können. Das Institut für Lärmschutz hat im Auftrag des BMVg eine aufeinander abgestimmte Programmfamilie entwickelt, die den Betreiber, die Verwaltungen und die öffentlich-rechtliche Fachaufsicht beim Lärmmanagement unterstützen. Diese sogenannte WinLarm Suite enthält Module zur Erfassung des Schießbetriebs, Expertensysteme zum Auffinden sachgerechter akustischer Quell- und Ausbreitungsparameter für die Vielzahl von unterschiedlichen Waffenknallen, die Ausbreitungsrechnung über große Entfernungen, eine vorschriftengerechte Beurteilung der Lärmbelastung, die Darstellung von Schallimmissionsplänen für die Lärmart Schießlärm für kleine und große Waffen und die vollständige Dokumentation der Prognose. Dabei erfüllt WinLarm einerseits die Forderung, auf der Anlage zeitnah automatisiert eine Lärmprognose in der Schießleitung durchzuführen und anzuzeigen, ohne dass weiteres akustisches Fachwissen erforderlich ist. Anderseits bieten die Programme der Fachaufsicht und dem Planer spezifische Werkzeuge zur detaillierten Analyse der Lärmbelastung und Beurteilung. Im Rahmen der Präsentation wird der methodische Aufbau von WinLarm erläutert. Die Diskussion wird durch eine Vorführung des Programms unterstützt.
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On the Influence of Source Height on the Sound Propagation over Flat Terrain [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
E. Buchta
[A]
The influence of the source height must be known to determine the predicted noise load. The influence of the source height is well-known in room-acoustics however, without reflecting surfaces, but the ground effect is not observed in outdoor-acoustics.
In order to investigate this effect, a measuring campaign was conducted. An impulsive source was triggered at different heights at 0m, 1m, 2m, 3m and 4m above ground. At distances of 50m, 100m, 200m and 400m from the source two microphones at each distance measured the impulsive sound at two heights (0m and 5m).
The measuring results gave no evidence that the receiver levels at any position depend on the height of the source with one exception, that is the source at the ground yields two dB less receiver levels.
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Maximal zulässige Expositionspegel im Außenbereich einer Anlage [DAGA 2007 (Stuttgart)]
E. Buchta and K.-W. Hirsch
[A]
Die Richtlinie 2003/10/EG des Europäischen Parlaments und des Rates über ''Mindestvorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch physikalische Einwirkungen (Lärm)'' schreibt Auslösewerte und einen Expositionsgrenzwert für den C-bewerteten Spitzenschalldruckpegel vor, um den
den maximal zulässigen Schalldruck, dem Arbeitnehmer ohne Gehörschutz ausgesetzt werden dürfen, zu beschränken. Es erscheint angemessen, dieses Bewertungssystem auch auf den Außenbereich von Anlagen anzuwenden, die betriebsbedingt - wenn auch nur kurzzeitig- sehr hohe Schalldrucke im Außenbereich verursachen, um auch hier Unbeteiligte vor hohen Schalldruckspitzen zu schützen.
Die zuverlässige Prognose von Spitzenschalldrucken im Außenbereich einer Anlage - also unter Berücksichtigung der Schallausbreitung im Freien, mit dem Einfluss des Wetter, des Standortes und seiner lokalen Reflexionsgeometrie - ist zumindest bis heute ein ungelöstes Problem, auch wenn man unterstellt, dass gefährdende Schalldrücke nur im Nahbereich der Anlage auftreten können. Es liegt deshalb nahe, bei bekannten Signalformen der Schalle die Prognoseverfahren für deren Expositionspegeln zu nutzen, um daraus eine hinreichend zuverlässige Prognose für ihren Spitzenschalldruck abzuleiten.
Der Vortrag berichtet von Messergebnissen für Schießlärm, um den Unterschied zwischen den prognostizierbaren Expositionspegeln und den damit verbundenen Spitzenpegeln empirisch zu bestimmen. Aus diesen Ergebnissen wird ein Beurteilungssystem für den maximal zulässigen Einzelgeräuschpegel für das Lärmmanagement auf Schießplätzen abgeleitet.
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Lärmminderung an Schießanlagen durch Solarmodule [DAGA 2007 (Stuttgart)]
E. Buchta
[A]
Bei der Suche nach geeigneten Standorten für Photovoltaiksysteme (PV-Systeme) bieten sich auch Schießstände an. Schießstände haben den Vorteil, dass keine weiteren Sicherungsmaß-nahmen für die PV-Systeme erforderlich sind. Gleichzeitig steht eine große Fläche zur Verfü-gung (z. B. Schießstand Typ C mit einer Fläche von ca. 33 m Breite und 300 m Länge ergibt eine Fläche von ca. 9.900 m2). Das gesamte Photovoltaiksystem ist für Wartungsarbeiten leicht zugänglich.
Die baulichen Veränderungen eines Schießstandes durch ein zusätzliches PV-System ziehen auch Änderungen in der Akustik nach sich. Durch früher vorgenommene Deckelung der Schießstände (Rasterdecken) konnte bereits eine deutliche Dämpfung der Schießgeräusche nachgewiesen werden /1/. Daher ist auch bei der Erweiterung des Schießstandes um ein Pho-tovoltaiksystem mit einer Dämpfung zu rechnen.
Im Vortrag wird eine Prognose der zu erwartenden Dämpfungen gegeben.
/1/ Buchta, E.; Hirsch, K.-W.: 'Optimierung der Schallminderung von Rasterdecken an Schießständen' Fortschritte der Akustik, Wien 1990, S. 525-528
Buck, K.
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Are electromagnetic Receivers suitable for ANR Earplugs? [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Buck, V. Zimpfer-Jost, A. Dancer, P. Hamery and P. Herzog
[A]
Crew members working close to modern fighter aircraft are exposed to very high level continuous noise in the mid-frequency range. Presently available hearing protectors cannot cope with such high levels. A possible improvement would be an ANR earplug with an effective bandwidth extended to frequencies exceeding 1 kHz. Taking into account the dimensions that are involved, and the bandwidth of the transducers, this goal should not be impossible to obtain. However, measurements of electro-acoustical transfer functions of configurations using electro-magnetic (hearing-aid type) receivers seem to show a delay of about 20 s added to the ''minimal'' phase behaviour. Out of these 20 s, only a maximum of 6 s could be accounted for the distance between the receiver's membrane and the microphone. The paper presents different approaches that were used in order to determine the source of the unexplained 15 s. It also explains the difficulty to decide whether we are confronted to a delay or whether the effect is due to the phase shift of some ''hidden'' pole. It also presents the performance of ANR earplugs using digital filtering, and the difference in efficiency of an (close to ideal) ANR system when using two different transducer technologies: electro-magnetic (hearing aid type), or reversed condenser microphones (B&K 1/4'').
Buck, M.
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Lombard-Sprache für Kfz-Anwendungen: eine Analyse verschiedener Aufnahmekonzepte [DAGA 2006 (Braunschweig)]
M. Buck, H.-J. Köpf and T. Haulick
[A]
Um aussagekräftige Spracherkennertests im Kfz durchführen zu können, bedarf es einer großen Zahl an Sprachäußerungen von verschiedenen Sprechern. Tests mit realen Sprechern im Fahrzeug sind sehr aufwändig, zudem sind die Ergebnisse nur bedingt reproduzierbar. Off-line Tests mit bestehenden Datenbasen haben dagegen den Nachteil, dass sie fahrzeugspezifische Eigenschaften nicht nachbilden können. Als flexible Alternative bieten sich Tests mit Lombard-Sprachdaten an, die in hallarmer Umgebung bzw. mit einem nah am Mund positionierten Mikrofon aufgezeichnet worden sind. Fahrzeugspezifische Signale können dann durch Abspielen dieser Sprachaufnahmen über Kunstkopf oder durch Faltung mit im Zielfahrzeug gemessenen Impulsantworten erzeugt werden. In einer realen Fahrsituation bewirkt der erhöhte Geräuschpegel im Fahrzeug, dass der Sprecher seine Stimme anhebt, um lauter und deutlicher zu sprechen. Diese als Lombard-Effekt bekannte Erscheinung muss deshalb auch in den Sprachdaten präsent sein. Da die Sprachdaten keine Umgebungsgeräusche enthalten dürfen, wird zur Aufnahme von Lombard-Sprache den Sprechern meist über Kopfhörer Fahrgeräusch eingespielt.
Dieser Beitrag untersucht unter welchen Aufnahmebedingungen, realitätsnahe Lombard-Sprachdaten gewonnen werden können. Verschiedene Aufnahmekonzepte werden vorgestellt und mit der realen Bedienung eines Sprachbediensystems verglichen. Insbesondere wird untersucht, inwieweit mit der gängigen Methode der Fahrgeräuschsimulation über Kopfhörer geeignete Lombard-Sprache aufgezeichnet werden kann.
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Optimaler Beamformer-Entwurf unter Berücksichtigung spezifischer Mikrofoneigenschaften [DAGA 2007 (Stuttgart)]
M. Buck
[A]
In diesem Beitrag wird ein sehr gebräuchliches Verfahren zur Bewertung von Beamformern verallgemeinert, indem explizit die spezifischen Eigenschaften der Einzelmikrofone berücksichtigt werden. Anstatt der sonst vorausgesetzten idealen, omnidirektionalen Mikrofone können damit auch davon abweichende Fälle wie beispielsweise Richtmikrofone, unterschiedliche Mikrofone oder toleranzbehaftete Mikrofone betrachtet werden. Die generalisierte Bewertung basiert auf der Maximierung des Bündelungsgrades nach dem MVDR-Prinzip. Ausgehend von dieser Bewertung wird im vorliegenden Beitrag der Entwurf optimaler Beamformer vorgestellt, wobei insbesondere Einzelmikrofone mit ausgeprägtem Richtverhalten in Betracht gezogen werden.
Das vorgestellte Entwurfsverfahren kann zum einen dazu eingesetzt werden, um bei gegebener Array-Anordnung die Signalverarbeitung zu optimieren. Zum anderen kann die Leistungsfähigkeit von Beamformern vorab prognostiziert werden. Letzteres kann zum Entwurf von Array-Systemen ausgenutzt werden kann, wobei als Parameter die Mikrofonpositionen, die Richtcharakteristiken der Mikrofone sowie die Ausrichtungen der Mikrofone variabel sind.
Im vorliegenden Beitrag wird mit dem vorgestellten Verfahren demonstriert, wie ein Mikrofon-Array bestehend aus Richtmikrofonen entworfen werden kann, welches in einem Kfz-Innenraum zur Aufnahme von Sprachsignalen eingesetzt werden soll.
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Model-Based Dereverberation of Single-Channel Speech Signals [DAGA 2008 (Dresden)]
M. Buck and A. Wolf
[A]
Speech applications in closed rooms often face the problem of signal reverberation which reduces speech intelligibility and impairs automatic speech recognition. The classical approaches to this problem are inverse filtering and deconvolution. These approaches however need to blindly estimate a large number of parameters.
An alternative approach suppresses the reverberant signal components by spectral weighting. Similar to the spectral subtraction the power spectral density of the unwanted signal component, i.e. the reverberant signal component, has to be estimated and the filter weights are obtained by a predefined filter characteristic. The estimation of the power spectral density of the reverberant signal component is based on a simple model for the decay of sound energy in a closed room. The model takes some well-known principles of room acoustics into account and contains only three parameters. This contribution presents a method to determine these parameters adaptively and to estimate the power spectral density of the unwanted reverberation signal in an efficient manner. Evaluations show that the proposed system considerably improves the performance of automatic speech recognition.
Bucur, V.
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Ultrasonic Imaging of Wood Structure [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
V. Bucur
[A]
The purpose of this report was firstly to obtain an ultrasonic image with a thin (2 mm thickness) solid wood specimen, without a special preparation of the surface, specimens which are used currently for X-rays microdensitometric technique, and secondly, to obyain an ultrasonic image of a very thin microscopic section (12m), fixed between two glass lamellae. This specimen is the classiccc specimen used for optical microscopic studies of wood anatomic structure. The images were obtained with the scanning acoustic microscope SONOSCAN C SAM D 9000, in a frequency range between 100 MHz and 230 MHz, for two species : spruce and oak. THe image resolution was between 10 m and 25 m . It was possible to establish a relationship between the amplitude of the ultrasonic signal and the corresponding microdensitoùmetric values of different anatomical elements
Büchler, J.
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The relevant frequency bands and the influence of loudness on the perception of Apparent Source Width [DAGA 2007 (Stuttgart)]
I. Witew and J. Büchler
[A]
It is widely accepted that Apparent Source Width (ASW) is an important factor in characterising the acoustics of a concert hall. Despite this consensus, there is still a lively discussion on how to refine the physical measures for ASW. From previous studies it was learned that different frequencies contribute differently to the perception of ASW and that the level of a sound also influences the perception of the apparent width of a source. With many technical measures having an influence on the perceptual aspect of ASW the design of psychometric experiments becomes challenging as it is desirable to avoid the interaction of different objective parameters. In the experiments for the presented study, the perception of ASW is investigated for frequencies ranging from 100 Hz to 12.5 kHz at different levels of loudness. It is shown how the pitch and the loudness of a sound influence the perception of ASW.
Büchler, M.
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Klassifizierung der akustischen Umgebung für Hörgeräte-Anwendungen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
M. Büchler, N. Dillier, S. Allegro and S. Launer
[A]
Eine Methode zur Klassifizierung der akustischen Umgebung für Hörgeräte wird vorgestellt. In modernen Hörgeräten wird die Wahl des optimalen Programms auch durch die aktuelle akustische Situation bestimmt. In lärmiger Umgebung soll zum Beispiel ein Störgeräuschunterdrückungs-Algorithmus oder ein Richtmikrophon zugeschaltet werden. Ausgehend von einem Verfahren, das von Kates erarbeitet wurde [Kates, J. M. (1995). ''Classification of Background Noises for Hearing-Aid Applications,'' J. Acoust. Soc. Am. 97, 461-469], werden aus verschiedenen akustischen Stimuli - Sprache, Störgeräusche, Sprache im Störgeräusch, Musik - vier Kriterien extrahiert: Der mittlere Signalpegel und dessen mittlere Schwankungen, der mittlere spektrale Schwerpunkt und dessen mittlere Schwankungen. Es wurde untersucht, inwiefern sich diese Kriterien eignen für eine Klassifizierung der akustischen Umgebung zumindest in die Klassen Sprache, Störgeräusch, Sprache im Störgeräusch, Musik. Die Verarbeitung von 480 verschiedenen Klangbeispielen ergab, dass eine ausgezeichnete Klassifizierung aller Sprachsignale in eine Klasse möglich ist. Störgeräusch, Sprache im Störgeräusch und Musik lassen sich mit den vier Kriterien jedoch nicht zuverlässig unterscheiden. Zusätzlich wurde untersucht, wie sich die vier Kriterien in realen Situationen ändern; einerseits, wenn das Sprachsignal verhallt ist, andererseits, wenn es durch die Plazierung des Mikrofons am Ohr richtungsabhängig gedämpft wird. Es zeigt sich, dass verhallte Sprache mit zunehmendem Nachhall als Störgeräusch interpretiert wird; der Kopfschatten bewirkt die bekannte Dämpfung hochfrequenter Signalanteile. Die Methode eignet sich demnach für den Einsatz in Hörgeräten für die Unterscheidung reiner, wenig verhallter Sprachsignale von andern Signalen.
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Vergleich verschiedener Methoden zur Geräuschklassifizierung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
S. Allegro, S. Launer, M. Büchler and N. Dillier
[A]
Heute sind drei Algorithmen zur Geräuschklassifizierung bekannt: die Analyse der Amplitudenstatistik (Ludvigsen, 1997), die Analyse des Modulationsspektrums (Ostendorf, 1997) und die Analyse zeitlicher Fluktuationen und der spektralen Form (Kates, 1995). Diese drei Algorithmen werden im Folgenden kurz vorgestellt und miteinander auf einem einheitlichen Sound Set verglichen. Die drei Algorithmen basieren auf völlig verschiedenen mathematischen Grundlagen. Ziel der Untersuchung war, herauszufinden, inwieweit sich die drei Algorithmen unterscheiden und ob eine Kombination der einzelnen Ansätze die Geräuschklassifizierungsleistung insgesamt verbessern würde. Eine systematische Untersuchung der drei Algorithmen hat gezeigt, dass zwar jeder Algorithmus eine relativ klare und robuste Trennung von Sprachsignalen und Nicht-Sprachsignalen erlaubt, eine differenziertere Unterscheidung verschiedener akustischer Umgebungen aber mit keinem der drei Algorithmen möglich ist. Mittels einer physikalischen Interpretation der errechneten Merkmale jedes einzelnen Algorithmus konnte gezeigt werden, dass alle drei Algorithmen in der einen oder anderen Form die zeitlichen Pegelschwankungen der untersuchten Signale beschreiben. Die Tatsache, dass immer dieselbe physikalische Eigenschaft von Geräuschen extrahiert wird erklärt die ähnliche Klassifizierungsleistung der drei verschiedenen Algorithmen.
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Nützlichkeit und Akzeptanz einer automatischen Programmwahl in Hörgeräten [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M. Büchler, N. Dillier, V. Kühnel and S. Launer
[A]
In modernen Hörgeräten wird die Wahl des optimalen Programms auch durch die aktuelle akustische Umgebung bestimmt. Dabei schaltet das Hörgerät in Abhängigkeit der akustischen Situation (z.B. Ruhe, Lärm, Musik) automatisch zwischen verschiedenen Programmen um. Die Nützlichkeit und Akzeptanz einer automatischen Programmwahl aus der Sicht der Hörgeräteträger wurde untersucht. Die Probanden wurden mit einem modernen digitalen Hörgerät versorgt, das automatisch erkennt, ob eine ruhige oder eine geräuschvolle Hörumgebung herrscht, und zwischen zwei Programmen hin und her schaltet. Nachdem die Probanden die Hörgeräte einige Zeit im Alltag getragen hatten, wurden ihre Erfahrungen mit der automatischen Programmwahl mit Hilfe eines Fragebogens erfasst. Von Interesse war dabei insbesondere, wie die Umschalthäufigkeit beurteilt wird, ob die Programmwahl immer richtig scheint, und ganz allgemein wie nützlich eine automatische Programmwahl ist. Die Auswertung des Fragebogens zeigt, dass rund 75 % der Probanden eine automatische Programmwahl als nützlich betrachten. Die Umschalthäufigkeit wird jedoch sehr unterschiedlich beurteilt, was ein individuelles Anpassen dieses Parameters wünschenswert macht. Auch die Erwartungen an das Verhalten des Hörgerätes in der Situation ''mehrere Sprecher im Störlärm'' sind individuell unterschiedlich: Während die einen Probanden in dieser Situation lieber ein eingeschränktes Hörfeld (Richtmikrofon) schätzen, bevorzugen die andern ein offenes Hörfeld, um Sprecher aus verschiedenen Richtungen hören zu können. Gesamthaft gesehen sind die meisten Probanden mit der automatischen Programmwahl zufrieden.
Büchner, H.
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Scaling of Stability Limits by Use of Universal Flame Transfer Functions [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
M. Lohrmann, H. Büchner, N. Zarzalis and C. Bender
[A]
For the improvement of the efficiency of gas turbines a further increase of the pressure ratio becomes necessary and therefore, the preheating temperatures of the combustion air are increasing, too. Especially, highly turbulent swirl-stabilized flames, favoured for gas turbine applications, are often prone to self-sustained, periodic combustion instabilities. This increased tendency to the formation of flame/pressure oscillations is primarily caused by high volumetric reaction densities of premixed swirl flames and - consequently - reduced delay times and ''faster'' responses of the flame to disturbances of the mixture mass flow rate. Today, theoretical models for the quantitative prediction of flame dynamics of turbulent premixed flames in dependence on relevant operation parameters are still missing in literature. In particular, the impact of the turbulent burning velocity on the axial position of the main reaction zone and hence, on the delay time of the flame - required for the fulfilment of Rayleighìs phase criterion - can not be predicted quantitatively.
By theoretical considerations of the flame geometry of steady-state turbulent premixed flames a physical model was derived and validated with measurements of flame transfer functions under well-defined forced, pulsating conditions. Now, the model enables to predict the delay times of the flames and consequently, the entire phase angle function j(f) of the turbulent swirl flames in dependence on the relevant operation parameters (e.g. equivalence ratio, thermal load, preheating temperature or fuel type). Thus, it is now possible to scale and predict the stability limits for the formation of periodic combustion instabilities of lean-premixed combustors with swirl-stabilized flames.
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Calculated and Measured Turbulent Noise in a Strongly Swirling Isothermal Jet [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
P. Habisreuther, C. Bender, H. Büchner and H. Bockhorn
[A]
The most common technique, used for flame stabilization in industrial combustion devices, is the application of highly swirling inflows. As such inflows produce at least one recirculation zone and, in conjunction with that, high velocity gradients and turbulence intensities, swirling flows normally constitute a great source of turbulent noise. Although it is well known that different types of swirl generation result in different radial profiles of circumferential velocity and, as a consequence, different tendency to enhance or suppress turbulent motion, few is known on the dependence of noise generation with respect to the type of swirl generation and burner outlet geometries.
Recent advances in CFD-calculation methods encourage the application of numerical techniques such as DNS and LES for the determination of aerodynamic sound. As a first advance to the problem outlined above, the current investigations show results of LES calculations of a strongly swirling isothermal flow emerging into a combustion chamber compared with measured sound pressure values. Spectra of calculated values of static pressure and velocity show a distinct peak value at a characteristic frequency in the burner nozzle and in the ambient combustion chamber flow. These self sustaining flow instabilities can, similar to frequencies observed in experiments, be correlated to global inflow parameters. In addition to that, experimental investigations are carried out to measure noise characteristics a well as the formation of coherent flow structures, contributing strongly to the overall noise emissions.
Büeler, R.
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Different implementations of a model for subjective duration [DAGA 2002 (Bochum)]
H. Fastl, R. Büeler and M. Fruhmann
[A]
The perceived duration of short sounds or pauses can differ considerably from their physical duration. For example, a sound burst of 100 ms duration can elicit the s a m e subjective duration as a pause of 380 ms. Hence, a factor of 1.0 in the subjective domain corresponds to a factor 3.8 in the physical domain. A model based on temporal masking patterns has been proposed (Fastl, ACUSTICA 32, 1975), which can account for the effects of subjective duration. In this paper, different simulations of temporal masking patterns are tested in view of their ability to predict subjective duration of sound bursts as well as pauses.
Bühler, S.
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Vermeidung von Kurvenkreischen - ein Zwischenbericht [DAGA 2005 (München)]
B. Thallemer and S. Bühler
[A]
Bezüglich Umweltverhalten weisen schienengebundene Fahrzeuge gegenüber anderen Verkehrsträgern Vorteile auf. Die einzige Schwachstelle ist die Lärmentwicklung, primär am Kontakt des Rades mit der Schiene. In den letzten Jahren sind verschiedene Massnahmen zur Reduktion des Rollgeräuschs bis zur Anwendungsreife entwickelt worden, welche nun zunehmend in der Fläche umgesetzt werden. Die Vermeidung des Kurvenkreischens ist der nächste anstehende Schritt zur Lärmreduktion von schienengebundenen Fahrzeugen.
Tritt Kurvenkreischen auf, so führt dies typischerweise zu einer Schallpegelerhöhung von 20 bis 30 dB(A). Damit scheiden Massnahmen im Ausbreitungspfad, wie z.B. Schallschutzwände, als Lärmschutzmassnahmen vollständig aus. Kurvenkreischen kann einerseits durch Massnahmen vermieden werden, welche die Entstehung unterbinden oder andererseits durch genügende Dämpfung der beteiligten Eigenmodi. Auf dem Gebiet der Bekämpfung des Kurvenkreischens sind zurzeit weltweit viele Entwicklungen im Gang und für einige Einsatzfälle sind nun schon erste anwendungsreife Systeme auf dem Markt erhältlich.
Das Referat zeigt die verschiedenen Typen des Kurvenkreischens auf. Pro Typ werden die Prozesse des Entstehens, die Charakteristik sowie der Baum der möglichen Ansatzstellen für die Vermeidung aufgezeigt. Die heute auf dem Markt vorhandenen Systeme und die dahinterliegenden Methoden sowie Lärmreduktionsmassnahmen die heute in der Entwicklung sind, werden diesen Strukturen zugeordnet. Die betrieblichen Parameter des Bahnsystems, bei dem die Massnahme angewendet werden soll, haben einen grossen Einfluss auf die Bewertung der Eignung von Massnahmen. Diese Einflusspfade werden beleuchtet und an Beispielen diskutiert.
Die PROSE AG wurde vom schweizerischen Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL) mit der Durchführung dieser Untersuchung beauftragt.
Bühn, U.
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Primary vibration calibration by laser interferometry - requirements, problems and first experience with a new calibration system [DAGA 2003 (Aachen)]
U. Bühn and H. Nicklich
[A]
Primary vibration calibration according to ISO 16063 can be
carried out in several ways using different methods. Because of
the wide frequency range and the possibility to calibrate
sensitivity magnitude and phase, method 3 of part 21 of the
international standard is mostly used in practice. Several
requirements for components, system integration and control of
the system must be met to achieve the goals of the standard and
obtain low uncertainties in measurement and calibration.
Illustrated by the CS18P primary calibration system of SPEKTRA,
the main requirements, special problems and well-investigated
solutions will be discussed. It will be shown that the
all-digital vibrometer of Polytec plays an important part but, in
addition to that, system integration and optimization of all
components must be implemented with great care by calibration
specialists. Our paper comes to the conclusion that, for primary
calibration, high quality components alone will not be enough. It
is necessary to integrate these components in an optimized system
that takes into consideration all requirements and influences and
so allows to reduce the uncertainties of the calibration
procedure to the lowest possible values.
Buess, H.
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The influence of nocturnal aircraft noise on humans – a new comprehensive approach [DAGA 2002 (Bochum)]
M. Basner, H. Buess, N. Luks, H. Maass, L. Mawet, E. Mueller, U. Mueller, C. Piehler, G. Plath, E. Rey, A. Samel, M. Schulze, M. Vejvoda and J. Wenzel
[A]
Aufgrund des stetig steigenden Luftverkehrsaufkommens nimmt die Nachtfluglärm-Problematik einen immer größeren Stellenwert ein. Das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin untersucht seit 1999 den Einfluss von Nachtfluglärm auf den menschlichen Schlaf, die Leistungsfähigkeit und das Befinden. In vier repräsentativen Laborstudien werden insgesamt 128 Probanden über 13 aufeinanderfolgende Nächte im Schlaflabor untersucht. Neben den physiologischen Messgrößen Polysomnographie (EEG, EOG, EMG), Atmung, EKG, Fingerpulsamplitude und Aktometrie werden computergestützte Leistungstests durchgeführt, mit denen fluglärmbedingte Einflüsse auf die Merkfähigkeit, die Reaktionsgeschwindigkeit und die Hand-Auge-Koordination überprüft werden. Das subjektive Empfinden wird mit standardisierten Fragebögen erfasst. Zusätzliche werden die Stresshormone Adrenalin, Noradrenalin und Kortisol im nächtlichen Sammelurin bestimmt. Die Fluggeräusche wurden mit Klasse-1-Schallpegelmessern in den Schlafräumen von Flughafenanwohnern aufgezeichnet. Die korrekte Wiedergabe im Schlaflabor wird durch das individuelle akustische Einmessen jeder Schlafkabine garantiert. Die Versuchspersonen erhalten nach zwei Gewöhnungsnächten über neun aufeinander folgende Nächte in der Zeit von 23:00 bis 7:00 Uhr zwischen 4 und 128 Fluggeräusche pro Nacht mit Maximalpegeln zwischen 50 und 80 dB(A). Durch die gleichzeitige Ausgabe eines Triggersignals ist erstmals eine ereigniskorrelierte Auswertung mit einer zeitlichen Auflösung von bis zu 5 msec möglich. Die Ergebnisse aus den Laborstudien werden in zwei Feldstudien an 64 Versuchspersonen mit derselben Messtechnik, wie sie im Labor zum Einsatz kommt, validiert. Insgesamt werden über 2200 Probandennächte aufgezeichnet, anhand derer ein belastbarer Kriterienkatalog für die Beurteilung und Bewertung von Nachtfluglärmwirkungen auf den Menschen erstellt werden soll. Zwischenergebnisse der ersten beiden Laborstudien mit 64 Probanden (832 Nächte) liegen bereits vor und werden auszugsweise auf der Tagung präsentiert.
Büssow, R.
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Wavelets zur Analyse von Impulsantworten
R. Büssow
[A]
Der Vortrag behandelt die Verwendung der kontinuierlichen Wavelettransformation zur Analyse einer Impulsantwort. Im Kontext der akustischen Emissionsanalyse wird die Wavelettransformation mit dem Morlet Wavelet seit einiger Zeit zur Lokalisierung von Quellen eingesetzt. Im Gegensatz zur Schallausbreitung in Luft ist die Ausbreitung in Festkörpern dispersiv. Dies erschwert die Verwendung von Korrelationstechniken, um über die Zeitverschiebung eines Signals zwischen zwei Messorten einen Quellort zu detektieren. Aufgrund der Eigenschaft des Morlet Wavelet im Frequenz- und Zeitbereich eine gute Lokalisierung zu gewährleisten, ist es geeignet in dispersiven Medien eine frequenzabhängige Zeitverschiebung zu bestimmen.
Eine alternative Herangehensweise ist, die Verteilung der spektralen Anteile des Puls zu bestimmen. Da die Dispersion des Impuls abhängig von der Distanz zur Quelle ist, läßt sich damit eine Quelle lokalisieren. Es wird ein Wavelet vorgestellt mit dem sich die Dispersion des Puls direkt bestimmen läßt.
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Path Sensitivity and Uncertainty Propagation in SEA
R. Büssow and B.A.T. Petersson
[A]
This work addresses the differentiation of the inverse coupling matrix with respect to a coupling or damping loss factor. It applies to two central questions in conjunction with Statistical Energy Analysis (SEA).
The first concerns optimisation problems for which a sensitivity factor is proposed, based on a simple Taylor series. The factor shows the sensitivity of the vibrational energy flow to a certain coupling loss factor and hence the associated path.
The second question where the differentiated inverse coupling matrix applies is the investigation of the propagation of uncertainties in input quantities in a statistical energy analysis. This enables a variance calculation for primary the energies of the subsystems. The approach can be used to establish a variation range for the results from an SEA analysis.
Generic configurations with different transmission paths are investigated employing numerical implementations of the approaches. Both procedures are applicable for systems of arbitrary size.
Bütikofer, R.
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Gehschall: Das Hammerwerk kann den Schuh nicht nachbilden [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Bütikofer
[A]
Gehschall ist der Schall im Raum, wo sich die gehende Person befindet. Messungen zeigen, dass das typische ''clack-clack'' von harten Schuhabsätzen im Wesentlichen durch den Kraftimpuls des auf den Boden auftreffenden Schuhs erzeugt wird. Bei harten Böden spielt die Anregungsimpedanz keine Rolle, aber bei mehrschichtigen Bodenkonstruktionen mit einer dünnen Oberschicht wie z.B. bei Laminatböden ergibt sich eine sensible Abhängigkeit des Kraftverlauf des Stosses zwischen der Eingangsimpedanz des Bodens und der Impedanz des schlagenden Gegenstandes. Bei Messungen mit reproduzierbarer, künstlicher Anregung muss deshalb der ''Ersatzschuh'' in der Form eines Hammers ähnliche Masse und Steifigkeit aufweisen wie ein Schuh-Absatz mit harter Sole, d.h. die Masse muss zwischen 100 und 200 Gramm liegen. Der 500 Gramm schwere Hammer des in der Bauakustik verwendeten Hammerwerks ist ganz einfach zu schwer und die obere Grenzfrequenz des resultierenden Kraftspektrums ist um mindestens eine Oktave tiefer als bei einem leichten Hammer bzw. einem Schuh. Entsprechend tönt ein Schlag des Hammerwerks dumpfer als der Aufprall des Absatzes. Lösungsansätze gehen in zwei Richtungen: entweder Verwendung einer fallenden Masse von 100 bis 200 Gramm mit definierter Fallhöhe (Kugeln, Miniatur-Hammerwerk) oder die Verwendung eines Impulshammers von 100 bis 200 Gramm mit integrierter Kraftmessdose.
Buff, W.
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SAW-Resonatoren für die fernabfragbare Funksensorik [DAGA 2000 (Oldenburg)]
S. Klett, W. Buff, M. Rusko, M. Binhack, J. Ehrenpfordt and M. Goroll
[A]
Im Beitrag werden Probleme und Lösungsansätze zum Einsatz von SAW-Resonatoren in der passiven, funkabfragbaren Sensorik beschrieben. Passive Sensoren benötigen keine eigene Energiequelle in Form von Batterien o. ä. Ihre Anregung und Abfrage erfolgt vorteilhaft über einen Funkkanal. Hieraus ergeben sich Einsatzgebiete an rotierenden bzw. schwer zugänglichen Teilen oder Anlagen (SAW-spezifisch auch bei hohen Temperaturen). SAW-Resonatoren können direkt (Ausbreitung der SAW) oder indirekt (elektrische Ankopplung) durch eine Messgröße in ihrem Frequenzverhalten beeinflusst werden und eignen sich wegen ihrer hohen Güte zur Aufnahme und zum Zwischenspeichern von HF-Energie in passiven Telemetriesystemen. Die gegenwärtigen Arbeiten orientieren sich am lizenzfreiem ISM-Band bei 433,92 MHz und an dessen Restriktionen (Bandbreite, Sendeleistung). Vorgestellt werden die Entwurfsarbeiten zu Temperatur-, Druck- und Dehnungssenoren, ausgeführt nach dem Doppelresonatorprinzip zur Unterdrückung von Störungen im Funkkanal. Zum Problem der Identifikation in multiplen Sensorsystemen wurden drei Varianten (MASCOT, RESTAG und OCC) erarbeitet. Ihre Einsatzmöglichkeiten werden diskutiert. Zur Anregung und zum Auslesen der Sensoren wurde eine spezielle Abfrageeinheit entworfen. Diese Einheit detektiert Frequenzänderungen als Messsignal. Alle angeführten Komponenten reihen sich in ein Gesamtkonzept zur passiven Funksensorik ein.
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Die Modellierung der Sensorfunktion von SAW-Resonatoren [DAGA 2003 (Aachen)]
S. Klett, M. Binhack, W. Buff, M. Hamsch and R. Hoffmann
[A]
SAW-Resonatoren eignen sich wegen ihrer hohen Güte zur Aufnahme und zum Zwischenspeichern von HF-Energie in passiven Telemetriesystemen. Die Sensorfunktion wird hierbei über eine Änderung der Resonanzfrequenz abgebildet. Zur Sicherung einer stabilen Betriebsweise sind passive Systeme sorgsam bezüglich ihrer Energieeffizienz in Kombination mit dem Abfrageregime zu entwerfen. Eine Möglichkeit zur Beeinflussung der Resonatorfrequenz besteht in der Änderung der äußeren Beschaltung des somit geschützten Resonators. Dies erfolgt vorteilhaft durch reaktive Komponenten im Anpassnetzwerk zwischen Resonator und Antenne. Ausgehend vom Resonatorersatzschaltbild werden im Beitrag verschiedene Anpassnetzwerke auf ihre Eignung zum Ziehen von SAW-Resonatoren bei gleichzeitiger Eingrenzung der Fehlanpassung untersucht. Die Sensorfunktion und ihre Empfindlichkeit sowie das Stehwellenverhältnis als Bewertungsgröße werden abgeleitet. Die Beschränkung auf wenige Komponenten erschwert im Entwurf die Realisierung von technischen Anforderungen wie Umsetzung der hohen Resonatorgüte, Ziehen der Frequenz innerhalb eines akzeptablen Missmatch, Implementierung einer Sensorfunktion mit entsprechender Empfindlichkeit und Erzeugung eines abfragegerechten Sensorsignals. Es ist Aufgabe der Computersimulation solche Parameterbereiche einzugrenzen, bei denen ein praktikabler Kompromiss eine technische Umsetzung gestattet.
Bugge, H.
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Akustisch optimierte Zusatzmaßnahmen auf einer blasgeformten Motorkapsel
M. Filz and H. Bugge
[A]
In der heutigen Zeit spielt die Kapselung des Motorraums eine bedeutende Rolle für das Außengeräusch.
Die dadurch bedingte Zunahme des Geräuschpegels im Motorraum mit ihrer negativen Auswirkung auf den Innengeräuschpegel kann mit Hilfe absorbierender Maßnahmen auf der Motorkapsel erfolgreich (über-)kompensiert werden.
Das Blasformkonzept bietet hier unter Berücksichtigung von Bauraumgegebenheiten die kostengünstige Möglichkeit, mit Hilfe von Resonanzabsorbern eine an die Kundenanforderungen angepasste Absorption in die Motorkapsel zu integrieren.
Erweiterten akustischen Anforderungen insbesondere im hochfrequenten Bereich sowie zur Bekämpfung tonaler Effekte (zum Beispiel Nebenaggregate im Motorraum) kann durch akustisch optimierte Zusatzmaßnahmen begegnet werden.
Im Hinblick auf thermische Anforderungen ist die Belegung mit mikroperforiertem Aluminium interessant. Hierbei ist man durch Simulation in der Lage, die zusätzliche Absorption des Materials zu optimieren.
Bei geringeren thermischen Anforderungen kann alternativ die Gesamtabsorption durch motorseitig aufgebrachte, strömungsoptimierte Zusatzmaßnahmen signifikant verbessert werden.
Dieser Beitrag beschreibt die Maßnahmen und stellt deren akustische Wirkung dar.
Bui, T.
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A Hybrid Approach to Analyze the Acoustic Field Based on Aerothermodynamic Effects [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
T. Bui, M. Meinke and W. Schröder
[A]
A hybrid LES/CAA approach to simulate sound fields generated by
aeroacoustic and
thermoacoustic effects will be presented. Acoustic perturbation
equations are used, which are capable to describe acoustic wave propagation
in a non-uniform mean flow such that the computational domain of the
flow simulation has to comprise only the significant acoustic source
region.
The input data to evaluate the acoustic
source terms are generated by an LES computation in a flow region that
contains all major acoustic sources.
Special care is taken on Combustion Noise in which a sound field of
an unbounded flame is simulated.
Besides a fourth-order DRP-Scheme (Dispersion Relation Preserving) for spatial
discretization a LDDRK-Scheme (Low Dissipation and Low Dispersion Runge Kutta)
is used for time integration.
By analyzing the sound radiation into unbounded space the need arises
due to the limitation of computational resources to introduce artificial
boundaries to make the computational domain finite, such as PML (Perfect
Machted Layer) or Sponge Layer, to avoid unphysical numerical reflections
into the computational domain.
Bukovnik, M.
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Track specification for noise type test – specification of components versus functional approach
M. Kalivoda, M. Bukovnik and M. Jaksch
[A]
Pass-by noise type testing of rolling stock requires tight specifications for the test track. There are two main reasons for that. On one hand track noise generation has to be reasonably lower than vehicle emission. On the other hand track specifictions have to guarantee a high reproducability especially for type testes at different sites.
Both, the prEN ISO 3095 and the Technical Specifications for Interoperability of High Speed Trains (HS-TSI) therefore include a number of requirements for the test track. They describe the components to be used such as mono-bloc concrete sleepers, stiff rail pads and UIC 60 rail profile. This sort of approach is questioned and an alternative approach (called ATSI) has been proposed in the final phase of the HS-TSI adoption. ATSI uses a functional track specification by limiting the spatial vibration decay of the track.
The spatial decay rate is a criterion to describe the vibration damping of the track along its longitudinal direction expressed in decrease of rail vibration in dB by meter of track. There is a lot of concern that the ATSI approach cannot guarantee a low noise track.
The compilation of a big number of pass-by noise, decay rate and track vibration measurements on different test tracks will be presented here. This data made us able to show that the TSI and the ATSI specifications are not equivalent. The decay rate limit as it is proposed at the moment is not able to preclude tracks with high noise radiation.
Bungenberg, R.
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Vergleich gemessener und simulierter Absorptionskoeffizienten an porösen elastischen Strukturen (Schäumen) unter der Anwendung von AutoSEA 2.2.2 [DAGA 2003 (Aachen)]
R. Bungenberg
[A]
In der heutigen Zeit werden Konstrucktions- und Entwicklungszeiten im Automobilbereich immer kürzer. Um diesem Anspruch gerecht zu werden kommen Simulationswerkzeuge immer häufiger zum Einsatz. Eines dieser Werkzeuge ist AutoSEA ( Statistische Energie Analyse ) für den mittleren und oberen Frequenzbereich. Der Einsatz von AutoSEA in der Akustik wirft häufig die Frage auf, wie realitätsnah die simulierten Ergebnisse sind. Hier wird anhand von zwei Meßsystemen, der Alpha Kabine und dem Kundt Rohr, deren Randparameter bekannt und nicht zu komplex sind, ein Vergleich der simulierten und der gemessenen Absorptionsgrade gezeigt. Einfluß nehmende Größen auf die Absorption bei senkrechtem oder diffusem Schalleinfall sind hierbei Bauteil- bzw. Materialdimensionen und Materialparameter. Anhand der hier gezeigten Ergebnisse werden Fragen aufgeworfen und mögliche Lösungsansätze gezeigt, die dazu beitragen können, Simulationen an komplexeren Gebilden besser zu interpretieren oder zu optimieren.
Bunk, O.
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Nachts mehr Schallleistung? Forschungsprojekt Tag-Nacht-Unterschiede hoher Windenergieanlagen [DAGA 2008 (Dresden)]
O. Bunk
[A]
Im Zuge einer Ausschreibung des Landesamtes für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW (LANUV) wurden durch KÖTTER Consulting Engineers KG (KCE) die Schallemission und -immission, verursacht durch eine Windenergieanlage (WEA) unter verschiedenen meteorologischen Bedingungen, geprüft. Es sollte untersucht werden, ob es beim Schallleistungspegel, dem Windprofil, der Windscherung und der Turbulenz Unterschiede zwischen Tag und Nacht gibt. Falls es Unterschiede gibt, sollen Vorschläge gemacht werden, wie dennoch eine Emissionsmessung verlässlich durchgeführt werden kann. Zusätzlich zu der bei FGW-konformen Emissionsmessungen üblichen Messung der Windgeschwindigkeit in 10 m Höhe, sollte die Windgeschwindigkeit, die Turbulenz und die Windrichtung unter Zuhilfenahme eines Sodargerätes in einer Höhe von 30 m bis 150 m in Stufen gemessen werden.
Die Untersuchungen ergaben drei wesentliche Punkte:
1. Die Ursachen für die in einer Nacht über bestimmte Phasen aufgetretenen erhöhten Schallemissionen sollten Gegenstand weiterer Untersuchungen sein.
2. In der Regel wird zur Nachtzeit kein höherer Schallleistungspegel als zur Tageszeit gemessen. Die Schallemission kann also nach Meinung von KCE tags repräsentativ gemessen werden.
3. Wegen Differenzen der Schallleistungspegel im interessierenden Windbereich wurden von KCE Erhöhungen der Messunsicherheiten vorgeschlagen. Diese wurden in Fachgremien diskutiert, aufgrund der seltenen Vorkommnisse innerhalb des Forschungsprojektes fand bislang eine Umsetzung nicht statt.
Buogo, S.
-
Are shock fronts always present in pressure waves radiated by cavitation bubbles? [DAGA 2008 (Dresden)]
K. Vokurka and S. Buogo
[A]
Oscillations of cavitation bubbles can be extremely intensive. During these oscillations pressure waves of very high amplitude may be radiated, and it is common to refer to such waves as shock waves. But are these waves really shock waves? Shock waves, such as those generated in shock tubes or by explosive sources, can be characterized by a very steep shock front and by a supersonic velocity of propagation. However, no steep shock fronts have been observed in experimental pressure records yet, while there is only evidence of supersonic velocities of propagation near the bubble wall. In the presentation we want to discuss the subject of shock waves in cavitation research in greater detail. The discussion will be based on a large set of pressure waves radiated by violently oscillating spark bubbles and measured recently by the authors. For intensities of bubble oscillations occurring in these experiments no shock waves have been observed. However, this does not imply that shock waves cannot be present in waves radiated by more intensively oscillating bubbles. But the question is: how intensively a bubble must oscillate to observe shock waves? [Work has been supported by the Czech Ministry of Education as the research project MSM46747878501]
Burchardt, T.
-
Distress caused by high energy impulse noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Siegmann, H. Brinkmann, T. Burchardt, T. Muth, K. Siegmund, A. Linnemeier and E. Borsch-Galetke
[A]
Noise as a potential cause for dysfunction in the cardiovascular system, in particular for heart attack, is still controversial. The objective of this study is to evaluate the association between high energy impulse and certain specific parameters.
25 men's reaction to impulse noise between 137 dB (duration 19.3 msec) and 168 dB (duration 5.4 msec) were analyzed in four different series of experiments. The following parameters were determined: fingerpulse, adrenalin, noradrenalin, and magnesium in the plasma as well as influencing factors from the psychological standpoint (annoyance, reasonability, damage to health).
A significant decrease of the fingerpulse-amplitude is shown after 4 seconds with a maximum after 6-8 seconds of noise related stress. The strongest decrease is measured at 145 dB (duration 16.6 msec). Concentration of adrenalin declines at any impulse level. The level of noradrenalin increases up to 9.2 0x1.632f00000007ep+33t 145 dB in comparison to the initial value (p=0.016). Before and after stress application the magnesium level increases (statistically significant at 168 dB (p= 0.026), statistical trend at 145 dB (p=0.068)).
The strongest annoyance is measured at 168 dB and drops with cumulative distance (p0,001). A significant correlation is shown between estimation of health damage and impulse level (differences for the answers of both questions are highly significant (Chi2-test, two-sided, p0.001). High energy exposure induces changes of biochemical stress indicators depending on the impulse level. Concentration of noradrenalin shows an association to the fingerpulse amplitude. Changes of adrenalin concentration assume an interaction between physical impulses and psychomental stress disorder.
-
DNA damage as a result of intensive impulse noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Siegmann, H.B. Prisack, T. Burchardt, K. Siegmund, M. Bauer, E. Borsch-Galetke and H. Bojar
[A]
Employees of numerous industries are exposed to intensive impulse noise. Impulse noise may cause changes to isolated cell cultures through temporary compression and decompression.
The effects of impulse noise to isolated lymphocytes and lung cells were analyzed. These cells were exposed to 3 impulse levels within 30 minutes (Lmax 170 dB). Total RNA was isolated, amplified, and labeled by an Enzo BioArrayTM HighYieldTM RNA Transkript Labeling Kit. Labeled probes were analyzed by Affymetrix chips and the expression was compared with the RNA-profile of PHA-stimulated, unexposed probes.
41.9 176f 12.625 known lymphocytal genes were detected. 7.6 10201431360f these genes were upregulated, 1.8 % were downregulated. Only 22 genes were 2x upregulated and 4 genes more than 2x downregulated like isoformes of the Cytochrome P450 and the Metallothionin-Gene.
44.2 27777755500f 22.283 known genes of the lung cells (distal located human epithelial cells) were detected significantly. 1.3 10000277602f these genes were upregulated, whereas 2.7 % were downregulated. 7 genes were 2x upregulated and 33 genes more than 2x downregulated. Interestingly, these genes belong to the isoformes of the Cytochrome P450 and the Metallothionin gene as well.
In conclusion, impulse noise induces cellular reactions comparable to oxidative stress reaction. In the future, evaluation of impulse noise working environment e.g. in the metal processing industry or by weapon noise in the german federal army should consider potential reactions on the cellular level.
Burg, N.
-
Neue Wege der Geräuschdiagnose im Service
M. Popp, N. Burg and M. Hecht
[A]
Für die Diagnose von Geräuschbeanstandungen im Service existiert bis heute keine einheitliche Vorgehensweise und sie ist durch ein hohes Maß an Subjektivität geprägt. Ein objektiviertes Vorgehen wurde beispielhaft für Geräuschbeanstandungen aus dem Unterbodenbereich entwickelt, die auf einen Defekt an der Abgasanlage zurückzuführen sind. Das Verfahren ersetzt das subjektive Befunden und ermöglicht eine objektive Diagnose. Die somit erreichte Verbesserung der Diagnose stellt sicher, daß nur im Fehlerfall ein Austausch der Abgasanlage erfolgt. Die Grundlage hierfür wird durch einen Algorithmus gebildet, welcher eine Klassifizierung der beiden Abgasstränge durch Analyse von Beschleunigungsdaten vornimmt. Dieser Algorithmus ist als Softwaremodul realisiert und in eine geführte Prüfung eingebunden. Diese Prüfung wurde in das, bisher hauptsächlich für die Steuergerätediagnose verwendete Diagnose-Assistenz-System eingebettet. Das hier vorgestellte Prinzip, soll in Zukunft auch für die geführte Diagnose bei weiteren Geräuschbeanstandungen angewandt werden.
Burgschweiger, R.
-
Ein Boundary-Elemente-Tool zur Berechnung der akustischen Streuung von Seeminen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
R. Burgschweiger, M. Ochmann, B. Nolte and A. Wendlandt
[A]
Mit Hilfe der Boundary-Elemente-Methode (BEM) soll die Rückstreustärke von Objekten berechnet werden, die sich in einem Fluid befinden und auch teilweise oder ganz im Sediment versunken sein können.
Zu diesem Zweck wird ein BE-Programm entwickelt, das einen dreidimensionalen Pre- und Postprozessor enthält, mit dem die geometrische Situation von Objekten im Übergangsbereich zwischen flüssigen und festen Strukturen einschließlich der Definition der zu betrachtenden Objekte, der umgebenden Strukturen wie Wasser und Boden sowie der zugehörigen Material- und Berechnungsparameter beschrieben werden kann.
Das Programm kann große und komplexe Strukturen mit mehr als 100.000 Oberflächenelementen verwalten und bereits vorhandene Nastran- oder Ansys-Modelle importieren.
Der Preprozessor erzeugt durch entsprechende Vernetzungsalgorithmen geschlossene geometrische Oberflächennetze, die als Datengrundlage für die nachfolgenden numerischen BEM-Berechnungen dienen.
Zur eigentlichen Berechnung können alle verfügbaren externen Rechner - sogenannte Calculator-Hosts - eingesetzt werden, auf denen eine spezielle Calculator-Anwendung läuft. Den Calculator-Hosts wird die jeweilige Aufgabenstellung durch eine auf TCP/IP-basierende Interprozesskommunikation vom Pre-/Postprozessor übermittelt.
Die Calculator-Anwendung ist im Hinblick auf Leistung optimiert und weitestgehend betriebssystemunabhängig. Sie kann als sog. Dienst im Hintergrund laufen und aus der Ferne vom Pre-/Postprozessor verwaltet werden. Dieses Konzept ermöglicht eine leichte Erweiterbarkeit und auch die Einbindung externer Gleichungslöser.
Der Pre-/Postprozessor fragt die Rechenergebnisse von den Calculator-Hosts ab, übergibt sie an die zugehörigen Streukonfigurationen und ermöglicht deren grafische Darstellung und Auswertung.
Akustische Rückstreuberechnungen an einfach geformten Streukörpern mit einer hohen Anzahl von Oberflächenelementen sollen die Effizienz eines solchen parallel arbeitenden BEM-Programms demonstrieren.
-
Berechnung der akustischen Rückstreustärke unter Berücksichtigung der Fluid-Struktur-Interaktion auf Basis einer BEM-BEM-Kopplung [DAGA 2008 (Dresden)]
R. Burgschweiger, M. Ochmann and B. Nolte
[A]
Auf Basis eines BEM-BEM-Kopplungsverfahrens soll die Rückstreustärke von elastischen Objekten berechnet werden, die sich in einem Fluid befinden und auch teilweise oder ganz im Sediment versunken sein können.
Die Verwendung einer speziellen BEM-Anwendung, welche einen Pre- und Postprozessor (mit 3D-Visualisierung) sowie ein mehrfach parallel ausführbares Berechnungsmodul enthält, ermöglicht die Definition der geometrische Situation von Objekten im Übergangsbereich zwischen flüssigen und festen Strukturen sowie der benötigten Material- und Berechnungsparameter.
Einfache akustische Außenraumprobleme wie z. B. die Schallstreuung an kugelförmigen elastischen Objekten, die in ein Fluid eingetaucht sind, werden mit dem BEM-BEM-Kopplungsverfahren behandelt und die erzielten Ergebnisse mit analytischen Lösungen oder mit Lösungen anderer numerischer Verfahren verglichen.
Burkhardt, M.
-
Akzeptanz von baulichen Lärmschutzmassnahmen entlang von Eisenbahnlinien [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Hauenstein, V. Delb, M. Burkhardt, F. Fischer and T. Meloni
[A]
The principal purpose of noise control measures is the reduction of harmful or annoying effects of sound. We assume the noise barriers being accepted if the noise reduction undershoots the value that can be expected based on the well-known dose-effect relationship. A telephone research done in 1999 focused primarily on noise along Swiss roads. It showed that the acceptance towards noise control measures was mainly determined by their acoustic effectiveness and the remaining noise exposure.
The goal of a second study was to compare those results with the situation along railway lines. 169 residents have been interviewed in May 2003. As a case example Rheinfelden (20 km east of Basel) was chosen where noise barriers of two to three meters height were realised. Furthermore, Eiken, which is situated at the same railway line, was chosen as a control group with similar noise emissions but with no barriers.
It could be confirmed that the acceptance of noise control measures is mainly determined by the remaining noise exposure. However, the acoustic effectiveness of a noise barrier has no significant impact on the acceptance. This is probably because of the relatively poor average noise reduction of 5 dB for the buildings adjacent to the railway line. In addition, following the study of 1999 and a German investigation of road noise control measures, we examined whether the fact that there is a noise barrier reduces the subjective annoyance. This so-called ''barrier bonus'' could not be confirmed in Rheinfelden. However, a certain tendency is recognisable.
Burkhart, C.
-
Sanierung der Trittschalldämmung von Treppen und Installationsgeräuschen einer Reihenhausanlage mit einschaligen Haustrennwänden (Teil 2) [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
C. Burkhart and A. Schwartzenberger
[A]
In einer Reihenhausanlage wurden die Trennwände als einschalige, 24 cm dicke Mauerwerkswände ausgeführt. Die Treppen wurden als Betontreppen in Ortbeton mit Natursteinbelag ohne Trennfugen zu den Trenn- und Innenwänden ausgeführt. Erwartungsgemäß wurden Norm-Trittschallpegel von über 60 dB erreicht. Die Geräusche aus Wasserinstallationen lagen zum Teil deutlich über 30 dB(A). In dem Vortrag wird über die Sanierungs-versuche der Treppen mit verschiedenen Materialien und die letztlich erfolgreiche Sanierung, sowie über die durchgeführte Sanierung der Wasserinstallationen berichtet.
-
Tieffrequenter Trittschall – Messergebnisse, Mögliche Ursachen [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Burkhart
[A]
Immer häufiger wird von Bewohnern in Mehrfamilienhäusern ein starkes Dröhnen beim Begehen von schwimmenden Estrichkonstruktionen beklagt. Dies scheint unabhängig vom Bodenbelag und der Übertragungsrichtung zu sein, und wird auch häufig im eigenen Bereich gerügt. Messergebnisse verschiedener Fußbodenkonstruktionen mit ausgeprägten Resonanzen und mögliche Ursachen werden vorgestellt. Ein Verfahren zur Abschätzung des Auftretens des Dröhnens wird vorgestellt und mögliche Abhilfemaßnahmen diskutiert.
-
Tieffrequenter Trittschall – Messergebnisse, Beurteilung [DAGA 2003 (Aachen)]
C. Burkhart
[A]
Häufig wird von Bewohnern in Mehrfamilienhäusern ein starkes Dröhnen beim Begehen von schwimmenden Estrichkonstruktionen beklagt. Dies scheint unabhängig vom Bodenbelag und der Übertragungsrichtung zu sein, und wird auch häufig im eigenen Bereich gerügt. Die maßgeblichen Geräuschanteile liegen außerhalb des bauakustischen Messbereiches. Möglichkeiten der Beurteilung anhand von Messergebnisse verschiedener Fußboden-konstruktionen mit ausgeprägten Resonanzen und mögliche Ursachen werden vorgestellt.
-
Messergebnisse des Schallschutzes im Wohnungsbau - statistische Auswertungen [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
C. Burkhart and A. Schwartzenberger
[A]
Statistische Auswertungen von Messergebnissen der
Luft- und Trittschalldämmung werden häufig zur
Begründung von Anforderungen und zur Beurteilung
des Schallschutzes herangezogen. Häufig wird auch
eine mittlere Art und Güte als Mittelwert aus
statistischen Auswertungen abgeleitet. Über Sinn und
Unsinn derartiger Betrachtungen und den Grenzen der
Anwendbarkeit wird berichtet und auf häufig
anzutreffende Fehlinterpretationen hingewiesen.
Eigene Messdaten der letzten 10 Jahre wurden
statistisch ausgewertet, die Ergebnisse werden
vorgestellt.
-
Bauakustische Anforderungen - Vergangenheit und Zukunft [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
A. Schwartzenberger and C. Burkhart
[A]
Die Neufassung der DIN 4109 ist in Bearbeitung und
über die zukünftigen Anforderungen von 2- oder
3-stufigen Anforderungsniveaus wird heftig diskutiert.
Die Gegner eines 3-stufigen Anforderungsniveaus
befürchten die Einführung des mittleren Niveaus als
allgemein anerkannte Regel der Technik und damit
eine Anhebung der Anforderungen. Als beratender
Ingenieur und Sachverständiger ist man mit allen
Baubeteiligten in engem Kontakt und erlebt die
typischen Bauweisen, deren Probleme, regionale
Unterschiede und Bedürfnisse (nicht zu verwechseln
mit den Erwartungen) der Bewohner an erster Stelle.
Ein Blick über den deutschen Tellerrand hinaus führt zu
interessanten Lösungsmöglichkeiten, die vorgestellt
und diskutiert werden sollen.
-
Zweischalige Haustrennwände - Theoretische Überlegungen und Messergebnisse der Luft- und Trittschalldämmung [DAGA 2005 (München)]
C. Burkhart
[A]
In letzter Zeit wurde viel über die erzielbare und geschuldete Luftschalldämmung von zweischaligen Haustrennwänden diskutiert. Die Problematik der Trittschallübertragung über zweischalige Haustrennwände blieb bisher unberücksichtigt bzw. wurde wenig diskutiert. Zum Thema werden theoretische Überlegungen vorgestellt, auch zur Schallübertragung in den verschiedenen Geschossen und zur Übertragung tieffrequenten Trittschalls. Praxisfälle und Praxisprobleme sowie statistische Auswertungen eigener Messdaten der letzten 10 Jahre werden vorgestellt.
-
Erhöhter Schallschutz / mehrstufiges Anforderungssystem in der Bauakustik [DAGA 2007 (Stuttgart)]
C. Burkhart
[A]
Im Jahr 2005 hat der DEGA Fachausschuss Bau- und Raumakustik beschlossen sich dem Thema des erhöhten Schallschutzes in Verbindung mit Überlegungen bezüglich eines zukünftigen mehrstufigen Anforderungsmodells in der Bauakustik anzunehmen. Besondere Aktualität hat das Thema durch den Beschluss des Normenausschusses erfahren, den erhöhten Schallschutz in der Neufassung der DIN 4109 nicht weiterzuführen.
Das mehrstufige Anforderungsmodell sieht gegenwärtig 7 Stufen vor, die Anforderungen an den baulichen Schallschutz werden unabhängig von der Bauweise an WOHNRÄUME gestellt. Damit wird die bisher übliche Trennung zwischen Mehrfamilienhäusern und Reihenhäusern aufgegeben.
Über die Herleitung der Anforderungen, die Hintergründe, den aktuellen Stand des Anforderungsmodells und die Anwendungsmöglichkeiten wird berichtet.
Busch, H.
-
Raumakustische Sanierung in Schulen - Erfahrungen aus der Praxis [DAGA 2003 (Aachen)]
H. Busch
[A]
Der Vortrag wird sich mit den Erfahrungen aus unserer Beratungspraxis bei der Aufnahme des Ist-Zustandes der Raumakustik von Klassen-, Fachklassen- und Pausenräumen in Schulen befassen. Die genaueren Inhalte konnten wegen längerer Abwesendheit des Vortragenden noch nicht festgelegt werden. Sie werden nachgereicht.
-
Erfahrungen einer Messstelle bei der Einführung eines behördlich geforderten Qualitätsmanagement-Systems
H. Busch
[A]
Ende 2002 wurde unser Büro durch das zuständige Ministerium für Umwelt, Natur und Forsten aufgefordert, ein Qualitätsmanagement-System (QMS) entsprechend den Vorgaben der DIN EN ISO/IEC 17025 einzuführen. In diesem Rahmen ist ein Qualitätsmanagement-Handbuch (QMH) zu erstellen. Beides wird zwischenzeitlich für die Benennung als §§ 26, 28 Messstelle gefordert.
Ein durch den Länderausschuss für Immissionsschutz autorisiertes Muster-QMH wurde übergeben. Messverfahrenshandbücher und Standardarbeitsanweisungen bilden danach die Grundlage der praktischen Arbeit innerhalb eines durch ein QMS geregelten Arbeitsbereiches.
Unser Büro ist seit mehr als 10 Jahren als Messstelle benannt und beschäftigt z. Z. drei Sachverständige. Wie in jedem funktionierenden Büro existierte ein auf unsere Erfordernisse abgestimmtes QMS in Form von Checklisten, Arbeitsanweisungen usw..
Bei der Erarbeitung des normgerechten QMS stellten wir fest, dass das o. g. Muster-QMH sowie die Norm eher für größere Betriebseinheiten konzipiert zu sein scheinen. Es wurde daher nach Wegen gesucht, mit dem Muster-QMH als Leitlinie ein an die Erfordernisse unserer Messstelle angepasstes und trotzdem den behördlichen Forderungen entsprechendes QMS zu erstellen. Im Rahmen des Dega-Fachausschuss Lärm erfolgte ein Austausch mit betroffenen Behörden und Büros. Die Erfahrungen bei der Einrichtung des QMS sollen vorgestellt werden.
Buschbacher, H.P.
-
Schalldämmung von Holzdecken im Holzbau – Trittschall-Flankenübertragung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
J. Hessinger, A. Rabold, H.P. Buschbacher and F. Holtz
[A]
Die Prognose der Trittschalldämmung von Holzdecken im Holzbau bereitete besondere Probleme da : 1. die Wechselwirkung zwischen schwimmendem Estrich und Rohdecke eine andere ist als im Massivbau, 2. die Größe der Flankenübertragung in Holzbauten z.T. unbekannt war und 3. viele neue Konstruktionen aus Holz auf den Markt gekommen sind, deren akustische Eigenschaften unbekannt waren. Daher wurde in den letzten Jahren, gefördert durch den Forstabsatzfond und die Deutsche Gesellschaft für Holzforschung, ein umfangreiches Forschungsvorhaben im Bereich der Trittschalldämmung von Holzdecken unternommen. Hauptforschungsschwerpunkt waren Messungen in ausgeführten Bauten, wobei ein besonderes Augenmerk auf die Untersuchung und Quantifizierung der Flankenübertragung gelegt wurde. In diesem Vortrag werden die Ergebnisse vorgestellt, bewertet und mit den derzeitigen Berechnungs- und Prognoseverfahren verglichen.
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Schwingungsverhalten von Holzständerwänden [DAGA 2003 (Aachen)]
J. Hessinger, H.P. Buschbacher, A. Rabold, M. Leitgeb, R. Ramsteiner and F. Holtz
[A]
Die Schalldämmung von einfachen Holzständerwänden mit den unterschiedlichsten Beplankungen und Dämmstoffen wurde in der Vergangenheit bereits sehr oft untersucht. Zu diesem Thema sollen in diesem Vortrag nun Teilergebnisse eines vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten AiF-Projekts vorgestellt werden. Um ein tieferes Verständnis für die besonderen Mechanismen der Schallübertragung bei Holzständerwänden zu erlangen, wurden die Körperschall-Schwingungsbilder einer Standard-Holzständerwand bei Luftschallanregung im Frequenzbereich zwischen ca. 20 Hz und 750 Hz aufgenommen. In den Meßergebnissen konnten die Eigenschwingungen der Wand sehr gut identifiziert werden : von der 1. Scheiben-Schwingung bei ca. 23 Hz bis zu den Gefach-Schwingungen oberhalb ca. 60 Hz. Die entsprechenden Oberschwingungen für diese Eigenmoden treten ebenfalls auf und sind deutlich sichtbar. Das Verhältnis der Frequenzen von Grund- und Oberschwingungen stimmen mit der Theorie überein. Ein Vergleich mit den Schalldämmkurven zeigt, dass die Einbrüche in der Kurve des Schalldämm-Maßes von der Frequenzlage mit den verschiedenen Körperschall-Schwingungsbildern koinzidieren. Die Schallübertragungen bei den Holzständerwänden können somit den verschiedenen Eigenschwingungen der Wand zugeordnet werden. Es zeigt sich dass die größten Einbrüche durch Gefach-Schwingungen verursacht werden. Durch dieses Verständnis für die Schallübertragungsmechanismen wird es in Zukunft möglich sein die Schalldämmung von Holzständerwänden besser zu prognostizieren. Es wird das Ziel sein über die Variation der Parameter der Beplankung (Material, Dicke, Plattengröße, Raster, ....) die Schalldämmung der Holzständerwände weiter zu optimieren.
-
Sound Insulation of Solid Wood Constructions [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
J. Hessinger, H.P. Buschbacher, A. Rabold and F. Holtz
[A]
Solid wood constructions in form of laminated timber boards or case-type-building elements have become the basis of many different building elements, like timber floors, walls and roofs. Yet the knowledge on the sound insulation of these elements is rather small. For that reason a research project on the sound insulation of solid wood constructions was initiated by German society for wood research (Deutsche Gesellschaft für Holzforschung DGfH e.V.). Acoustic measurements were performed at the LSW - Labor für Schall- und Wärmemesstechnik GmbH and the results of a preliminary report will be discussed in this paper.
The airborne- and impact-sound insulation of walls and floors built of solid wood constructions has been measured in a test facility according to ISO 140. The test elements displayed the variety of solid wood constructions currently available from timber industry: laminated-timber-boards, case-type-building elements.
Although the airborne sound insulation of the different basic timber construction displayed a great scatter within the results. However as soon as a lining (floating screed, thermal insulation of the wall) is applied to the wall / floor the different elements behave very similar within the frequency dependent R and the Rw.
The different floor elements under investigation showed an impact sound insulation that behaved quite similar within the frequency dependent Ln and the Ln,w.
For practical reason it is therefore sufficient to classify the different construction types of solid wood constructions within one class of elements.
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Schalldämmung von Haustrennwänden in Holzbauweise [DAGA 2005 (München)]
A. Rabold, J. Hessinger, F. Holtz and H.P. Buschbacher
[A]
Gebäudetrennwände in Holzbauweise werden in Deutschland üblicherweise als zweischalige Konstruktion aus einfachen Holzständerwänden aufgebaut. Diese Konstruktion ermöglicht sehr gute Schalldämmwerte bei mittleren bis hohen Frequenzen. Im niederfrequenten Bereich weisen diese Holzbaukonstruktionen jedoch nur eine geringe Schalldämmung auf. Die Bewohner von Doppel- und Reihenhäusern können diese Schallübertragung im niederfrequenten Bereich als Poltern oder Dröhnen warnehmen. Ziel eines vom Bundeswirtschaftsministeriums über die AiF geförderten Forschungsvorhabens war es diese niederfrequenten Schallübertragungen zu untersuchen und wenn möglich die Schalldämmung der Holzkonstruktionen in diesem Bereich zu verbessern.
Diagnosemessungen hatten gezeigt, dass die niederfrequenten Schallübertragungen von Holzständerwänden sehr stark durch die Eigenschwingungen der Wandbeplankungen beeinflusst wird. Auf Grundlage dieser Diagnosemessungen sowie unter Berücksichtigung allgemeiner Grundlagen der Bauakustik wurde ein Maßnahmenpaket von Ansätzen zur schalltechnischen Verbesserungen der Gebäudetrennwände erarbeitet und hinsichtlich der schalltechnischen Wirksamkeit überprüft.
Durch Kombination der verschiedenen Maßnahmen konnten zwei unterschiedliche Konstruktionsprinzipien von Gebäudetrennwänden erarbeitet werden, die hinsichtlich ihrer Schalldämmung (bewertetes Schalldämm-Maß Rw und niederfrequente Schalldämmung) den üblichen Standard einer Wand in Mauerwerk- oder Betonbauweise erreichen bzw. je nach Ausführung übertreffen. Eines der Konstruktionsprinzipien arbeitet mit einem Brandschutztextil anstelle der Beplankungen in der Haustrennfuge. Bei einem alternativen Aufbau wird die erforderliche niederfrequente Schalldämmung durch eine Erhöhung der Haustrennfugenbreite zusammen mit einer Verringerung des Ständerrasters erreicht.
Buschmann, C.
-
Photoacoustic investigation of biological materials [DAGA 2002 (Bochum)]
C. Buschmann
[A]
Intact, biological materials are characterized by an
inhomogeneous, complex and often unstable structure. The tissue
consisting of cells and aerial interspaces as well as the small
organelles in the cells (nucleus, mitochondria, chloroplasts etc.)
cause light scattering, internal reflectance and refraction.
Photoacoustic measurements are not sensitive to light scattering
in comparison to other spectroscopical techniques (absorption,
reflectance, fluorescence). They are, thus, suitable for measuring
intact biological material without pretreatment or preparation
which could destroy its normal function. In photoacoustic
measurements of intact biological materials, the radiation applied
for exciting thermal dissipation may be simultaneously be used
also for fluorescence and photobiochemical processes (e.g.
photosynthesis in leaves) and thus the interpretation of the
photoacoustic signal becomes more complicated. Photoacoustic
measurements of intact leaves will be presented. It is shown that
by changing the modulation frequency of the excitation light the
absorption characteristics of pigments in different layers of the
leaf can be detected (''depth profiling''). It is demonstrated
that at modulation frequencies below 100 Hz the photosynthetic
oxygen evolution is the predominant component of the photoacoustic
signal. The thermal component, which is present at any modulation
frequency, is exclusively measured at modulation frequencies above
200 Hz or when applying strong additional continuous light which
saturates photosynthesis and makes oxygen evolution constant (the
non-modulated signal being excluded from the photoacoustic signal
by the lock-in amplifier). Examples will be given for the
capability of photoacoustic measurements of leaves to identify
inhibition of photosynthetic activity as indicator of stress or
illness of plants.
Buss, S.
-
Semantic Differential tests show intercultural differences and similarities in perception of car-sounds [DAGA 2000 (Oldenburg)]
S. Buss, N. Chouard and B. Schulte-Fortkamp
[A]
Within the EU-project ''OBELICS'' concerning with ''Objective Evaluation of Interior Car Sound'' one tool was to evaluate intercultural differences in the perception of car sounds. A Semantic Differential has been developed, which consists of fifteen adjective pairs and is available in four different languages: english, german, french and italian. Semantic Differential tests and Preference-tests were carried out in Germany, Italy and France. The subjects were presented nine different car-sounds, which were loudness-equalized, and the same sounds with original loudness. The results of the data-analysis regarding the Semantic Differential tests will be presented in detail. Polarity-profiles for each car show differences and similarities between the judgements in the three countries. These results are statistically tested in an analysis of variance. A factor-analysis on the adjective pairs results in groups of adjectives, which are used in a similarway in each of the three countries. In a factor-analysis on the cars it is shown that in all three countries the cars can be grouped in the same way. The results of the Semantic Differential tests show a lot of similarities between the judgements of car-sound in Germany, Italy and France, but there are also much significant differences in the description of these sounds in these three countries. Finally the data of the two test-series will be compared.
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Charakterisierung von Reifen-Fahrbahn-Geräuschen mit Geräuschbegriffen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
S. Buss, R. Weber, W. Liederer and V. Mellert
[A]
Im Rahmen der Verbesserung und Weiterentwicklung von Reifen werden unter anderem subjektive Beurteilungen der Reifengeräusche durchgeführt. Daraus werden Kriterien zur Optimierung der Reifen abgeleitet. Bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgt die Beurteilung der Reifen mit einer kategorialen Notenskala in Verbindung mit der Charakterisierung besonderer Geräuschphänomene mit Geräuschbegriffen. Beurteilungen von über 800 Reifensätzen in einem Zeitraum von drei Jahren werden einer Analyse unterzogen. Dabei werden verschiedene statistische Verfahren angewendet, die hier an einigen Beispielen gezeigt werden sollen. Untersucht wird z.B. die Häufigkeit des Auftretens verschiedener Geräuschphänomene sowie die Anzahl der bei einem Reifensatz in einem Geschwindigkeitsintervall auftretenden Phänomene. Außerdem wird der Zusammenhang zwischen den einzelnen Geräuschphänomen und der daraus resultierenden Verschlechterung der Benotung betrachtet. Die Häufigkeit, mit der spezifische Phänome in den einzelnen Geschwindigkeitsbereichen auftritt, wird ebenfalls beschrieben.
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Objektivierung des subjektiv wahrgenommenen Profilgeräuschs in Reifen-Fahrbahn-Geräuschen [DAGA 2002 (Bochum)]
S. Buss, R. Weber and W. Liederer
[A]
Bei der Entstehung von Reifen-Fahrbahn-Geräuschen spielt unter anderem die Profilgestaltung des Reifens eine wesentliche Rolle. Eine akustisch ungünstige Profilgestaltung führt zu einem als Profilgeräusch bezeichneten tonalen Anteil des Reifen-Fahrbahn-Geräuschs mit geschwindigkeitsabhängiger Frequenz. Ist ein Profilgeräusch wahrnehmbar, führt dies zu einer Abwertung des Reifens bei einer Qualitätsbeurteilung. In dieser Studie wird der Zusammenhang zwischen dem objektiv (messbaren) Profilgeräuschanteil (am gesamten Reifen-Fahrbahn-Geräusch) und der subjektiv beurteilten Ausgeprägtheit des Profilgeräusches untersucht. Dazu werden über 80 Reifen-Fahrbahn-Geräusche, deren Spektren zum Teil gezielt (leicht) modifiziert wurden, in eine Rangreihenfolge entsprechend der Stärke des Profilgeräusches gebracht. Diese Rangreihenfolge wird korreliert mit verschiedenen Messarametern, die den Profilgeräuschanteil objektiv charakterisieren sollen. Die Ergebnisse zeigen einen eindeutigen Zusammenhang zwischen der Modifikation der Spektren und der subjektiv beurteilten Ausgeporägtheit der Profilgeräusche.
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HEACE: Simulation von Schall und Vibrationen im Kabinensimulator [DAGA 2003 (Aachen)]
R. Weber, I. Baumann, M. Bellmann, S. Buss, P. Faulhaber, N. Freese, E. Groll-Knapp, S. Hallmann, C. König, R. Kruse, T. Leitmann, V. Mellert, H. Remmers, A. Röder, B. Schulte-Fortkamp and M. Trimmel
[A]
Gestiegene Kundenerwartungen an den möglichst unverwechselbaren Klang eines Fahrzeugs und an den akustischen Komfort im Innenraum machen eine aufwendige gehörbezogene Analyse der unterschiedlichsten Geräuschphänomene notwendig. Die akustischen Anforderungen variieren zwischen den verschiedenen Fahrzeugtypen und Klassen und haben längst im Zuge der Objektivierung von subjektiven Geräuschwahrnehmungen und -beurteilungen zu einer bedeutenden Nutzung psychoakustischen Know-Hows geführt. Das betrifft einerseits psychoakustische Messmethodik als auch die Anwendung psychoakustischer Signalparameter auf die Klassifizierung und Quantifizierung verschiedenster akustischer Geräusch- und Klangphänomene. Neben der Globalbeurteilung der Innenraumakustik fallen darunter auch die Bewertung einzelner Teilkomponenten, über deren Funktionsweise der Fahrer akustisch orientiert sein muss. Die Bestimmung der Sprachverständlichkeit im Innenraum bei verschienenen Betriebszuständen, der Klang der qualitätsvermittelnden Türschlaggeräusche, die Analyse der Reifengeräusche und der aerodynamischen Windgeräusche usw. verlangen gehörrichtige Bewertungen und Beurteilungskriterien, um bei der Fahrzeugentwicklung richtige Maßstäbe für die Güte des Modells einsetzen zu können.
-
HEACE: Versuchsdesign zur Erfassung der Belastung, der Beanspruchung und des Komforts von Passagieren und Crew in einem Kabinensimulator [DAGA 2003 (Aachen)]
E. Groll-Knapp, I. Baumann, M. Bellmann, S. Buss, N. Freese, S. Hallmann, C. König, R. Kruse, T. Leitmann, V. Mellert, H. Remmers, B. Schulte-Fortkamp, M. Trimmel and R. Weber
[A]
I. Baumann3, M. Bellmann2, S. Buss3, N. Freese3, E. Groll-Knapp4, S. Hallmann3, Ch. König3, R. Kruse3, T. Leitmann1, V. Mellert3, H. Remmers2, B. Schulte-Fortkamp1, M. Trimmel4, R. Weber3 1TU Berlin, 2itap GmbH, 3Universität Oldenburg, 4Universität Wien In einem Kabinensimulator sollen die Auswirkungen variierter und realitätsnaher Umgebungsbedingungen auf die Crew untersucht werden. In diesem Beitrag wird vorgestellt, welche Elemente einer tatsächlichen Flugzeugumgebung während eines simulierten Fluges von Wien nach Alicante mit ''echten'' Passagieren, Flugbegleitern/innen und Piloten realisiert werden. Diese Bedingungen umfassen einmal die objektiven Umgebungsvariablen, wie die simulierten Geräusche, Vibrationen, variiertes Luftklima und die Bewegung (Motion) des Simulators. Zum anderen werden die Belastungen der Kabinencrew und des Piloten zusätzlich durch sehr realitätsnahe Arbeitsabläufe der Flugsituation angenähert und die Wirkungen mit psychologischen, soziologischen und physiologischen Methoden erfasst. Es wird ein Überblick über das Versuchssetting einschließlich des eingesetzten Messinstrumentariums und der erfassten Parameter gegeben. [HEACE wird im EU-Programm GROWTH unter Projekt Nr. GRD1-2001-40118 gefördert].
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Subjective and objective characterisation of tonal components in tyre/road noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Buss and R. Weber
[A]
An important factor for the generation of tyre/road noise is the geometry of the tread pattern. The pattern noise is a tonal component of the tyre/road noise with speed dependent frequency. A perceivable tyre/road noise leads to a decreased quality rating in a subjective evaluation of tyre/road noise.
In order to find an objective measure for the subjectively perceived pattern noise, tyre/road noises are evaluated in a paired comparison test. The set of tyre road noises consists of one tyre/road noise and modifications of this signal with systematically varied spectra.
The subjective evaluation of pattern noise can be referred to objective parameters calculated from the signal. Also an aurally adequate signal analysis is performed and compared to the subjective evaluation of the tyre/road noises.
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Flight Simulations: Influence of Environmental Factors on Passenger Comfort
C. König, I. Baumann, S. Buss, N. Freese, S. Hallmann, R. Kruse, V. Mellert and R. Weber
[A]
There is a number of factors that influence the passenger comfort in an aircraft cabin. The influence of environmental variables - noise and vibration, temperature and relative humidity - on passengers comfort is analysed in the EU-Project FACE (Friendly Aircraft Cabin Environment). An environmental comfort index (ECI) to describe the influence of the environmental variables on passenger comfort is important for the manufactures of aircrafts. Because the environmental variables cannot be varied adequately in real flights the effect of varied environmental conditions on passengers are examined in a cabin simulator at Watford, UK with 364 test persons. In order to arrange a realistic simulation there are flight attendances and food services during the tests. Each environmental parameter was set independent to three different values. This leads to 27 different environmental conditions. It has been attempted to predict the overall cabin comfort with a linear model. The parameters of the linear model are the direct ratings of the environmental variables.
[FACE is funded by the European Community under the 'Competitive and Sustainable Growth' Program, Project Nr. GDR1-2001-40205]
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Einfluss des Schalls und anderer Umgebunsvariablen auf das Komfortempfinden in der Flugzeugkabine [DAGA 2005 (München)]
S. Buss, R. Kruse and R. Weber
[A]
Der Komfort der Passagiere in einem Flugzeug wird von verschiedenen Parametern beeinflusst. U.a. Umgebungsparameter und das Befinden der Passagiere vor dem Flug wirkt sich möglicherweise auf den empfundenen Komfort aus.
Experimente in einem Flugzeug-Simulator werden durchgeführt, um den Einfluss der Umgebungsparameter auf den Komfort der Passagiere zu untersuchen. Systematisch variiert werden die Umgebungsparameter Schall, Vibrationen, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Mit einem Fragebogen werden das Komfortempfinden der Passagiere und die Beurteilung der Umgebungsbedingungen erfasst.
Betrachtet wird der Einfluss des Schallpegels auf die Beurteilung der Umgebungsparameter und des Komforts. Außerdem wird der Einfluss der übrigen Umgebungsparameter auf die Schall- und Vibrationsbeurteilung untersucht. Ebenfalls in Betracht gezogen wird der Einfluss des Befindens vor dem Flug auf das Komfortempfinden.
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Lärm in der Flugzeugkabine und seine Wirkung auf den Passagier [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Buss and R. Weber
[A]
In einer Zeit zunehmenden Flugverkehrs spielt der Komfort der Passagiere in der Flugzeugkabine eine größere Rolle. Verschiedene Umgebungsfaktoren wirken sich auf den Komfort aus. Dazu zählen neben Klima, Luftqualität, Sitzkomfort und Service auch die Geräusche in der Flugzeugkabine. Die aerodynamisch erzeugten Geräusche bilden zusammen mit den Geräuschen von Triebwerk und Klimaanlage die dominierenden Schallfeldanteile in der Kabine.
In zwei Simulatoren wurden Flüge simuliert. Dabei wurde bei varrierten Umgebungsfaktoren Schallpegel, Temperatur und Luftfeuchtigkeit mit Hilfe von Fragebögen der Passagierkomfort ermittelt. Es wurden sowohl die Wahrnehmung der
Umgebungsvariablen, der Komfort sowie das Wohlbefinden der Passagiere erfragt.
Im Vortrag wird speziell der Einfluss verschiedener Schallpegel in den Flugzeugkabinensimulatoren auf die Passagierantworten im Fragebogen vorgestellt. Dabei werden die Bewertungen des Schalls und des Komforts
berücksichtigt sowie das von den Passagieren beurteilte Wohlbefinden.
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Beurteilung von Betätigungsgeräuschen im PKW mit dem Semantischen Differenzial und in einem Präferenzpaarvergleich [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Buss, J. Rausch, T. Beitz and R. Weber
[A]
Die akustische Rückmeldung über eine erfolgreich oder nicht erfolgreich durchgeführte Mensch-Maschine-Interaktion in einem Fahrzeug spielt eine wichtige Rolle für die Orientierung des Fahrers. Zu diesen akustischen Rückmeldungen zählen auch die sogenannten Betätigungsgeräusche. Diese lassen sich zum Einen auf einer Dimension angenehm-unangenehm beurteilen. Zum Anderen lässt ihre Analyse durch das Gehör Rückschlüsse auf die initiierte Aktion und ihren Verlauf zu. Für die Analyse der verschiedenen Wahrnehmungsdimensionen von Zentralverriegelungsgeräuschen wird ein semantisches Differenzial eingesetzt und die Ergebnisse werden mit den Resultaten eines Paarvergleichstests zur Präferenz der Geräusche verglichen. Die Verriegelungsgeräusche sind mit einem Kunstkopf aufgenommen worden und sie werden den Versuchspersonen im Originalpegel über Kopfhörer in einer geräuschgedämmtem Kabine dargeboten. Die Tests werden für jede Versuchsperson an zwei verschiedenen Terminen durchgeführt, wobei die eine Hälfte der Versuchspersonen mit dem Präferenztest beginnt und die andere mit dem semantischen Differenzial. Im Vortrag werden die Faktoren des semantischen Differenzials vorgestellt zusammen mit den Ergebnissen des Paarvergleichstests, der unter anderem mit der BTL-Methode ausgewertet wurde.
Busse, A.
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A Poroelastic Plate Theory for Sound Absorbing Materials
M. Schanz and A. Busse
[A]
In many fields of engineering thin porous components are used as sound
absorbers, e.g., for noise insulation in cars or walls in buildings.
Today these elements are often calculated using a numerical 3-D
model. Because of numerical problems which occur using a 3-D model for
thin transversely loaded structures a plate theory is advantageous.
To take into account the porous structure as well as the damping effect of
the porosity of these components a poroelastic plate theory is necessary.
Several possibilities exist to establish plate theories. Generally,
methods to derive a plate theory require a priory assumptions motivated by
engineering intuition (like the classical Kirchhoff normal hypothesis).
In this contribution, a priori assumptions are not used. A consistent
plate theory of first order is derived from the 3-D poroelastic theory
using series expansion. For elastic plates this idea was introduced by
Kienzler. The simplification to an elastic constitutive equation
yields the well known Kirchhoff theory. Similar to the elastic theory
no direct coupling between deflection (plate theory) and longitudinal
displacement (2-D theory, plain stress) occurs. However, coupling
effects due to the boundary condition for the pore pressure is
observed in some cases. A variational formulation gives the
basis for the Finite Element Method. For the fluid structure
interaction of the porous plate with the surrounding air coupling
terms in the variational formulation will be presented.
Busse, Gerd
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Nonclassical nonlinear acoustics of solids: fundamentals and applications [DAGA 2008 (Dresden)]
I. Solodov and G. Busse
[A]
Nonlinearity in the stress-strain relation modifies the characteristics of finite amplitude acoustic waves in solids so that their velocity, attenuation, reflection, etc. become amplitude dependent. An originally sinusoidal wave in a classical nonlinear medium transforms into the saw-tooth or N-type wave with multiple higher harmonics.
Classical nonlinear acoustics dealt with single-crystalline and homogeneous isotropic solids whose nonlinearity is associated with lattice anharmonicity. However, even for high-amplitude waves (strain
10-3), the inter-molecular forces are only weakly nonlinear and consequently the variety of nonlinear phenomena as well as the field of their applications were quite limited.
Over recent years, some new types of anomalously high nonlinearity have been found in solids containing microstructure or defects. In such nonclassical media, nonlinearity is caused by the interaction of acoustic waves with multiple internal interfaces.
In this paper, the local dynamics of such highly nonlinear planar elements activated by an acoustic wave is analyzed. It is shown that nonclassical nonlinear acoustics expands to a diversity of new nonlinear phenomena including subharmonic generation, acoustic bistability, and combination frequency decay which bring chaotic dynamics in acoustic wave propagation. The new acoustic applications in nonlinear defect-selective imaging will also be demonstrated.
Busse, Gerhard
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New modes of Nonlinear Ultrasonic Resonance Spectroscopy (NURS) for early defect recognition and imaging [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
I. Solodov, K. Pfleiderer, J. Wackerl and G. Busse
[A]
Conventional ultrasonic equipment for non-destructive evaluation (NDE) widely used in industry and technology for material characterisation and quality assessment makes use of so-called linear elastic response of materials that results in the amplitude and time variations of the input signal due to its scattering, reflection and transmission. The nonlinear approach to NDE discussed in this paper is concerned with non-linear material response, which is related to intrinsic frequency changes of the input signal due to acoustic wave interaction with material flaws.
As a result, in addition to the eigen-frequencies the NURS acquires new nonlinear frequency components (higher harmonics, subharmonics, frequency side-lobes, etc.) that carry information on local material imperfection. By monitoring the local nonlinear spectral response (nonlinear spectroscopy), the nonlinear NDE modes appeal directly to the vulnerable (faulty) areas within a material or a product.
Such a nonlinear NDE-methodology is extremely sensitive to a wide-range of imperfections and can deliver unique information about deterioration of material properties, early stage of defects development in components, integrity, quality and lifetime of the manufactured products.
The paper includes the study and applications of the unstable modes of the nonlinear spectroscopy caused by acoustic wave-defect interaction: nonlinear shift of resonance frequency, fractional subharmonic and self-modulation instabilities, bistability and transition to dynamic chaos.
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New Approaches to Ultrasonic Characterization and NDT of Wood [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
K. Pfleiderer, I. Richter, I. Solodov and G. Busse
[A]
Ultrasonic characterization and NDT of flaws in wood is usually complicated due to high acoustic damping and sensitivity of the material to coupling media. However, wood also has some peculiar properties beneficial for development of new ultrasonic NDT methodologies. The approaches reported in the present paper make use of its high elastic anisotropy, nonlinearity and low acoustic impedance. An orthotropic symmetry of wood results in the acoustic birefringence for shear waves. A simple technique suggested to determine the fibre orientation is based on measurements of the delay and amplitude of shear waves as functions of the azimuth angle of transmitter polarization. The low acoustic impedance facilitates air-coupled ultrasound transmission in wood. The focused slanted transmission mode of the air-coupled ultrasound was adopted for non-contact measurements of local elastic anisotropy of wood plates and veneer specimens. Higher harmonic and subharmonic modes of nonlinear vibrometry were used for nonlinear imaging and NDT of flaws (delaminations, cracks, knots, poorly bonded areas, etc.) in wood-based materials and products.
Busse, S.
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Hochgenaue Bestimmung der akustischen Dämpfung von durchströmten Linern für Triebwerke [DAGA 2007 (Stuttgart)]
S. Busse, C. Heuwinkel, L. Enghardt and I. Röhle
[A]
In einer durchströmten Messstrecke mit rundem Querschnitt war ein perforierter Liner mit einer ihn radial umgebenden Druckkammer (Plenum) zwischen zwei symmetrischen Kanalsegmenten montiert. Die beiden Kanalsegmente beinhalteten jeweils Anbohrungen für fünf Mikrofonringe mit acht gleichmäßig über den Umfang angeordneten Mikrofonen und an ihren äußeren Enden einen radial angeflanschten Lautsprecher und einen reflexionsarmen Abschluss.
Die Untersuchung wurde in einem Frequenzbereich durchgeführt, in dem ausschließlich ebene Wellen im Kanal ausbreitungsfähig sind. So konnte die Kalibration der Mikrofone darauf aufbauen, dass bei gleicher axialer aber unterschiedlicher Winkelposition gleiche Wechseldruckmesswerte erwartet wurden. Der relative Unterschied der an den einzelnen Winkelpositionen für eine Frequenz gemessenen Werte zum Mittelwert wurde als Amplituden- und Phasenkorrektur für die Datenauswertung herangezogen.
Der Einfluss der Reflexionen an den Rohrenden konnte durch Anpassung des Auswertungsverfahrens nahezu beseitigt werden. Dazu wurden bei wechselseitiger Beschallung der Messstrecke die Mikrofonsignale in beiden Kanalsegmenten erfasst, mittels Kopplung von Reflexion und Transmission beider Abschnitte die Einflüsse der Endreflektionen verrechnet und auf diese Weise eliminiert.
Die Modellierung der akustischen und thermischen Wandgrenzschichten ermöglichte eine weitere Verringerung der Messfehler. Abschließend konnte der Einfluss nicht ausbreitungsfähiger Moden in der Nähe der Lautsprecher sowie, unterstützt durch Prandtlrohrmessungen, die korrekte mittlere Strömungsgeschwindigkeit ermittelt und bei der Auswertung berücksichtigt werden. Während der Untersuchungen zeigte sich, dass sich Stehwellen im Plenum ausbildeten, deren Auswirkung auf die Messwerte durch eine Unterteilung des Plenums aus dem zu untersuchenden Frequenzbereich verschoben werden konnten. Der Messfehler der akustischen Streufaktoren und der daraus resultierenden akustischen Dämpfung konnte ohne Strömung unter 1% und mit Strömungsüberlagerung unter 2% gesenkt werden.
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Vergleich experimenteller Daten und numerischer Berechnungen zur Analyse der Dämpfungseigenschaften überströmter Liner für Flugtriebwerke [DAGA 2008 (Dresden)]
S. Busse, C. Richter, C. Heuwinkel, L. Enghardt, I. Röhle, U. Michel and F. Thiele
[A]
Der Einfluss der Überströmungsgeschwindigkeit auf die Impedanz von Schalldämpfern (Linern) ist für deren Einsatz in Flugtriebwerken ein wichtiger Parameter. Dieser wurde experimentell und numerisch untersucht. Dazu wurden in einer durchströmten, austauschbaren runden oder eckigen Messstrecke verschiedene axialsymmetrische oder ebene schalldämmende, realitätsnahe Auskleidungen vermessen. Jede untersuchte Frequenz wurde von Lautsprechern monofrequent angeregt. Die resultierenden Wechseldrücke wurden mithilfe mehrerer beidseitig der Probe wandbündig angeordneter Mikrofone erfasst. Die Messdatenauswertung, insbesondere die Trennung in hin- und zurücklaufende Wellen und die Berücksichtigung verschiedener Fehlergrößen, erfolgte durch Algorithmen im Frequenzbereich.
Die Auswertungsergebnisse waren Ausgangsbasis für die numerische Rückrechnung der Impedanz im Zeitbereich mit Hilfe einer numerischen Methode. Dafür wurde ein kommerzielles, nichtlineares Optimierungsverfahren mit einer proprietären CAA-Methode gekoppelt. Ziel der Optimierung war die Minimierung des Fehlerquadrats zwischen gemessenem und numerisch berechnetem Frequenzgang der Schallleistungsdissipation des Liners. Dazu wurden die fünf Parameter des Impedanzmodells variiert. Bei Formulierung im Zeitbereich kann der Frequenzgang der Impedanz mit einer einzigen Optimierung gefunden werden. Im Gegensatz zu Messungen mit dem Kundtschem Rohr berücksichtigt die berechnete Impedanz nichtlineare Änderungen durch die Überströmung der Probe. Mit den ermittelten Modellparametern kann die Wirkung der akustischen Auskleidung in der realen Einbausituation im Flugtriebwerk simuliert werden.
Busson, S.
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Influence of the ears canals location on spherical head model for the individualized interaural time difference [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
S. Busson, R. Nicol and O. Warusfel
[A]
The spatialization rendering with binaural synthesis is still limited
by the individualization of the spatial filters, which are usually
composed of a pure delay for the interaural time difference (ITD) and
a minimum-phase filter for the spectral cues. This paper deals with
the individualization of the ITD based on physical
modeling. Individualized ITDs are well predicted by a spherical-head
model with a customized radius derived from an empiric linear
combination of three head anthropometric parameters describing the
listener's head. However it can be observed that the constant ITD
contours computed from the spherical-head model are concentric
circles, whereas the constant ITD contours extracted from measured
HRTFs show deviations from these circles, especially for azimuths near
to the interaural axis. The location of the ears with respect to the
center of the head seems to be the main factor to reproduce these
deviations. The authors propose to introduce a parameter governing
the ears' shifting, so as to break the symmetry of the spherical-head
model. This idea leads to a new formula for the computation of
individualized ITDs. The formula is tested by comparison with measured
data. The authors also examine to what extent the deviations of the
measured ITD along the circles contribute to the individualization.
Psycho-acoustical experiments are performed to answer this question.
Butorina, M.V.
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Design-Experiment Approach to the Development of Noise Maps [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
M.V. Butorina and N.I. Ivanov
[A]
St.-Petersburg is a largest megalopolis of Northwest region of Russia. Each inhabitant of this large city is continuously affected by different acoustic effects. Increased noise cause not only discomfort but also result in disease that is called ``noise disease''. In Saint-Petersburg passenger cars and trucks contribute to acoustical pollution from 60 up to 70 %, buses, trolley buses and trams - 10-15 %, railway transport - 7-10 %, 5-7 % of acoustical pollution comes from airplanes. Remaining noise comes from building machines, constructions and aggregates. The scope of noise pollution can be judged with use of the map created in the beginning of 90-ties. This map shows that 15,7 % of Saint-Petersburg population has lived in the so called ``gray zone'' and 8,5 % has lived in the ``black zone'' with sound level equaled to 55 and 70 dBA accordingly. So, each fourth inhabitant of Saint-Petersburg was exposed to the increased noise level. Taking in account that average increase of sound level makes 3 dBA annually, the situation becomes worse each year. For prediction of an anticipated noisiness and planning of building it is necessary to develop an electronic small scale noise map of the city. Modern foreign practice of noise maps' compiling allows to estimate acoustical pollution not only for transport lines, but also for separate residential districts, blocks, houses and even flats. The paper will present the modern methodology of noise mapping designed by the authors for the City of Saint-Petersburg.
Bychto, L.
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The influence of the quality of CdTe surface on the photoacoustic characteristics [DAGA 2002 (Bochum)]
L. Bychto and M. Malinski
[A]
In this paper the results of the photoacoustic spectral studies of CdTe samples are presented and discussed. Two models (thermally thick and optically thick sample - model of Ouzafe and finite dimension approximation - model of Bennett and Patty) do not explain experimentally obtained amplitude and phase characteristics for the wavelengths of the exciting light below energy gap of the CdTe (830nm). So, for the purpose of interpretation of the experimental results the following thermal models were checked. 1) Model of electron traps or metastable states. The influence of the excited metastable states that could be present in the volume of CdTe samples on the frequency domain amplitude and phase characteristics was checked. The results of computations show the phase of the PA signal as a function of the frequency of modulation in the case when the PA signal is the complex superposition of the fast and slow contributions. This approach was not successful as it predicts the shift of the phase towards -180 deg instead -70 deg. The phase characteristics were examined in the wide range of parameters but the results can not be explained in the frame of this model. 2)The model of a thin thermally insulating semitransparent layer on the thick CdTe sample. In this model some part of the exciting intensity of light is absorbed in the surface of the oxide layer and some part of the intensity is absorbed in the volume of CdTe. The PA signal in this case is the complex superposition of the two contributions. This model explains not only qualitatively but also quantitatively all the experimentally obtained frequency and spectral characteristics. The coincidence of the theoretically obtained curves and experimental results is the proof that an oxide layer can be responsible for the changes of the characteristics which were observed in an experiment. The mathematical character of the first contribution was established.
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